WO2014188973A1 - タッチパネルシステム及び電子機器 - Google Patents

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WO2014188973A1
WO2014188973A1 PCT/JP2014/063059 JP2014063059W WO2014188973A1 WO 2014188973 A1 WO2014188973 A1 WO 2014188973A1 JP 2014063059 W JP2014063059 W JP 2014063059W WO 2014188973 A1 WO2014188973 A1 WO 2014188973A1
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pen
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drive
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倫明 武田
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a touch panel system and an electronic apparatus for detecting a touch position of a touch pen on a touch panel having a capacitance formed at intersections of a plurality of first signal lines and a plurality of second signal lines. More specifically, the present invention relates to a coping method when there are many types of information on the electronic pen when the touch pen is composed of an electronic pen that can input and output signals.
  • Patent Document 1 discloses a touch panel system that detects the touch position of a touch pen on a touch panel having capacitance formed at intersections of a plurality of first signal lines and a plurality of second signal lines. Touch panel systems are known.
  • the touch panel system disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of electronic pens and a touch surface on which a touch operation is performed by the electronic pen and a finger.
  • a panel body in which electrodes are arranged in a grid, a transmission unit that applies a drive signal to the transmission electrode, and a response signal that is output from the reception electrode in response to the drive signal applied to the transmission electrode A receiving unit that outputs detection data for each electrode intersection, and a control unit that detects a touch position based on the detection data output from the receiving unit, wherein the transmitting unit includes the electronic pen, the receiving unit, A pen synchronization signal for synchronizing transmission / reception of a pen identification signal between the transmission electrode and the electronic pen according to detecting the pen synchronization signal of the transmission electrode during a touch operation.
  • a pen identification signal is sent to the receiving electrode, and the control unit discriminates an indicator that has performed a touch operation based on a pen synchronization signal received by the receiving unit via the receiving electrode. .
  • each electronic pen sends a pen identification signal to the receiving electrode in response to detection of a pen synchronizing signal from the transmitting electrode during a touch operation, and the control unit receives the pen synchronization received by the receiving unit via the receiving electrode. Since the electronic pen that performed the touch operation is determined based on the signal, a plurality of electronic pens can be used.
  • the electronic pen transmits to the touch panel controller using signals composed of a plurality of types of codes having different code patterns.
  • Japanese Patent Gazette Japanese Patent Laid-Open No. 2012-022543 (published on February 2, 2012)”
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2011-164801 (published on August 25, 2011)”
  • the electronic pen when the electronic pen outputs a quantitative characteristic value as in the case where the pen pressure value is expressed by 10 bits, it is necessary to assign ten types of driving patterns to one electronic pen.
  • the sequential drive takes a drive time, and the parallel drive makes it difficult to increase the decoding range or increase the number of electronic pens.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to easily transmit information in a short time when using an electronic pen that outputs quantitative characteristic values with many types of information. It is in providing the touch panel system and electronic device which can be performed.
  • a touch panel system includes a touch pen, K first signal lines (K is an integer of 2 or more), and L (L is an integer satisfying L ⁇ K). ) And the touch panel controller, each of which has a capacitance formed at the intersection with the second signal line, and the touch panel controller receives the K first signal lines or the L second signals from the drive unit.
  • a driving signal for driving the line is output via the L driving signal lines, and the touch unit is touched on the touch panel to change the charge accumulated in the capacitance by the touch pen, and the detection unit
  • the touch pen outputs a quantitative characteristic value.
  • the electronic pen has a waveform corresponding to the (L + 1) th drive signal line other than the L drive signal lines, and a quantitative characteristic value of the electronic pen is a characteristic at the time of previous output.
  • the quantitative characteristic value of the electronic pen in the waveform corresponding to the (L + 2) th driving signal line other than the L driving signal lines is output from the characteristic value at the previous output.
  • the touch panel controller outputs an initial value of the quantitative characteristic value and a waveform corresponding to the L + 1 drive signal line or a waveform corresponding to the L + 2 drive signal line.
  • a conversion output unit that converts and outputs a quantitative characteristic value based on the sum of the number of times ⁇ the amount of increase / decrease per unit number of times is provided.
  • L + 1 line and L + 2 line are for expressing L or K drive signal lines outside in the sense that the drive signal lines are not actually connected to the touch panel. For this reason, when the number of connection lines between the touch panel actually connected and the touch panel controller is less than L or K, use a waveform corresponding to an arbitrary drive signal line among the unconnected drive signal lines. Is possible.
  • an electronic device includes the touch panel system described above.
  • FIG. 6C is a waveform diagram showing a state reset at a reset timing. It is a figure which shows the structure of the reset circuit provided in the synchronous signal detection circuit in the said stylus pen.
  • (A) is a wave form diagram which shows an example of the synchronous waveform transmitted from a touch panel controller
  • (b) is a wave form diagram which shows the input waveform in the stylus pen which is reception
  • (c) is a reset in
  • It is a wave form diagram which shows an internal waveform when a reference potential is defined at timing R1
  • (d) is a wave form diagram which shows an internal waveform when a reference potential is set at reset timing R2 in (b).
  • (A) is a waveform diagram showing a synchronization waveform using an M sequence code “1110010” when Manchester encoding is not performed
  • (b) is a waveform showing a synchronization waveform using a Manchester encoded M sequence code “1110010”.
  • (A) is a waveform diagram showing an example of a synchronization waveform with a long high period transmitted from the touch panel controller
  • (b) is a waveform diagram showing reset timing R3 of the input waveform at the stylus pen that is receiving
  • (c) is a waveform diagram showing an internal waveform when the reference potential is determined at reset timing R3 in (b).
  • (A) is a figure which shows the synchronous waveform of the pseudo-random sequence which has the periodicity by which the Manchester encoding was transmitted from the touch panel controller in the said touch panel system to a stylus pen
  • (b) is for a synchronous waveform and touch detection It is a wave form diagram which shows a waveform.
  • a diagram showing the pen pressure value when there is a difference between the actual pen pressure value of the stylus pen, the pen pressure value updated / held inside the stylus pen, and the pen pressure value reproduced inside the touch panel controller. is there. It is a figure which shows the pen pressure value when the change part at the time of a continuous increase / decrease is provided in the unit increase / decrease amount change part of the conversion output part in a touch panel controller, and the increase / decrease amount per unit frequency is increased or decreased. It is a figure which shows an example of the adjustment method of the internal pen pressure value in a stylus pen.
  • (A) shows a touch panel system according to Embodiment 3 of the present invention, and is a waveform diagram showing an input waveform of a synchronization signal received by a stylus pen, and (b) is at reset timings R1 to R6. It is a wave form diagram which shows an internal waveform when a reference electric potential is defined.
  • (A) is a waveform diagram showing an example of a synchronization waveform transmitted from the touch panel controller
  • (b) is a waveform diagram showing reset timing R7, R7, R8 of the input waveform at the stylus pen that is reception
  • (c) is a waveform diagram showing a synchronization waveform when the reference potential is determined at the reset timings R7, R7, and R8 shown in (b).
  • FIG. 1 It is a timing chart which shows the output waveform of the touch panel controller which provided the fixed period just before the synchronous waveform was output.
  • A is a waveform diagram showing an example of a synchronization waveform transmitted from the touch panel controller
  • (b) is a waveform diagram showing reset timings R11, R12, R13 of the input waveform at the stylus pen that is reception
  • (c) is a waveform diagram showing a synchronous waveform when the reference potential is determined at the reset timings R11, R12, and R13 shown in (b).
  • (A) is a diagram showing a method of transmitting synchronization waveform to be transmitted by the driveline DL 1 ⁇ DL L of the driver in the touch panel controller
  • (b) is the waveform diagram showing an input waveform of the stylus pen is received
  • (C) is a wave form diagram which shows a synchronous waveform when first resetting and setting a reference potential in the fixed period shown in (b). It is an operation
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a touch panel system 1 of the present embodiment
  • FIG. 2 is a wiring diagram showing a configuration of a touch panel provided in the touch panel system.
  • the touch panel system 1 of the present embodiment includes a touch panel 2, a stylus pen 3 as a touch pen and an electronic pen, and a touch panel controller 10 that drives the touch panel 2 and the stylus pen 3. .
  • the touch panel 2 includes a plurality of K (K is a positive integer) first signal lines horizontal signal lines HL 1 to HL arranged in parallel with each other in the horizontal direction. and K, L present a plurality of which are arranged parallel to each other along the vertical direction (L is a positive integer) and a vertical signal line VL 1 ⁇ VL L as a second signal line. Capacitances C11 to CKL are generated at the intersections of the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L , respectively. Note that K and L may be the same or different from each other, but in the present embodiment, description will be made assuming that L ⁇ K.
  • the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L intersect each other vertically.
  • the present invention is not limited to this, and both are mutually connected. It is enough if they cross.
  • the touch panel 2 is preferably wide enough to be worn by the hand holding the stylus pen 3, but may be a size used for a smartphone.
  • the stylus pen 3 is not only a touch pen made of a conductor for contacting the touch panel 2 but also a pen that can input and output signals. As will be described later, the stylus pen 3 is provided with a synchronization signal detection circuit 36, which receives and inputs a synchronization signal for synchronizing with a dedicated synchronization signal generated by the timing generator 14 of the touch panel controller 10. It has become so.
  • the touch panel controller 10 includes a multiplexer 11, a driver 12, a sense amplifier 13, a timing generator 14, an AD converter 15, a capacity distribution calculation unit 16, a touch recognition unit 17, and a pen position detection unit 18. I have.
  • the driver 12 the horizontal signal lines HL 1 ⁇ described above in the touch panel 2 HL K or vertical signal lines VL 1 ⁇ VL driveline DL 1 in response to driving of the L ⁇ DL K or driveline DL 1 ⁇ DL L to the voltage Is applied.
  • the sense amplifier 13 generates signals of initial charges corresponding to the capacitances C11 to CKL of the touch panel 2 and a stylus pen at the time of touching when the horizontal signal lines HL 1 to HL K are driven in the first signal line driving period.
  • the linear sum signal corresponding to the first pen charge signal which is the charge at the time of touch corresponding to the electrostatic capacity between 3 and the L vertical signal lines VL 1 to VL L is detected as the sense lines SL 1 to SL.
  • the sense amplifier 13 generates signals of initial charges corresponding to the respective capacitances C11 to CKL of the touch panel 2 and a stylus at the time of touch when the vertical signal lines VL 1 to VL L are driven in the second signal line driving period.
  • a linear sum signal corresponding to a second pen charge signal that is a charge at the time of touch corresponding to the capacitance between the pen 3 and each of the K horizontal signal lines HL 1 to HL K is expressed as a sense line SL 1 to It reads through SL K, and supplies to the AD converter 15.
  • FIG. Figure 3 is a horizontal signal lines HL 1 - provided the touch panel 2 HL K, or vertical signal lines VL 1 ⁇ VL K ⁇ VL L and ⁇ driveline DL 1 which is connected to the driver DL K-DL L or sense 3 is a circuit diagram showing a configuration of a multiplexer that switches connection with sense lines SL 1 to SL K to SL L connected to an amplifier 13.
  • FIG. 1 is a horizontal signal lines HL 1 - provided the touch panel 2 HL K, or vertical signal lines VL 1 ⁇ VL K ⁇ VL L and ⁇ driveline DL 1 which is connected to the driver DL K-DL L or sense 3 is a circuit diagram showing a configuration of a multiplexer that switches connection with sense lines SL 1 to SL K to SL L connected to an amplifier 13.
  • FIG. 1 is a horizontal signal lines HL 1 - provided the touch panel 2 HL K, or vertical signal lines VL 1 ⁇ VL K ⁇ VL L and ⁇ driveline DL 1 which
  • the multiplexer 11 is a connection switching circuit that switches connection between a plurality of inputs and a plurality of outputs.
  • the horizontal signal lines HL 1 to HL K are connected to the drive lines DL 1 to DL K of the driver 12, and the vertical signal lines VL 1 to VL K to VL L are connected to sense amplifiers.
  • 13 a first connection state of connecting to the sense line SL 1 ⁇ SL K ⁇ SL L of, connect the horizontal signal lines HL 1 ⁇ HL K to sense line SL 1 ⁇ SL K of the sense amplifier 13, the vertical signal line VL 1 ... VL K to VL L are switched to the second connection state in which the drive lines DL 1 to DL K to DL L of the driver 12 are connected.
  • the horizontal signal lines HL 1 to HL K are connected to the drive lines DL 1 to DL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L Are connected to the sense lines SL 1 to SL L.
  • the horizontal signal lines HL 1 to HL K are connected to the sense lines SL 1 to SL K
  • the vertical signal lines VL 1 to VL L are connected to the drive lines DL 1 to DL L. To be connected to.
  • the timing generator 14 shown in FIG. 1 generates a signal that defines the operation of the driver 12, a signal that defines the operation of the sense amplifier 13, and a signal that defines the operation of the AD converter 15.
  • the signals are supplied to the driver 12, the sense amplifier 13, and the AD converter 15, respectively.
  • the timing generator 14 generates a synchronization signal.
  • the touch panel controller 10 drives the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L by using the synchronization signal generated by the timing generator 14 as a dedicated synchronization signal.
  • the AD converter 15 includes charges corresponding to the capacitances C11 to CKL read through the vertical signal lines VL 1 to VL L and the sense lines SL 1 to SL L in the first signal line driving period, Capacitance distribution calculation by AD conversion of the linear sum signal corresponding to the first pen charge signal corresponding to the capacitance between the stylus pen 3 and each of the L vertical signal lines VL 1 to VL L To the unit 16.
  • the AD converter 15 includes the charge corresponding to each of the capacitances C11 to CKL read through the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the sense lines SL 1 to SL K in the second signal line driving period, and the stylus.
  • Capacitance distribution calculation unit by AD converting a linear sum signal corresponding to the second pen charge signal which is a charge corresponding to the capacitance between the pen 3 and each of the K horizontal signal lines HL 1 to HL K 16 is supplied.
  • the capacitance distribution calculation unit 16 calculates the capacitance distribution on the touch panel 2 based on the linear sum signal including the first pen charge signal and the second pen charge signal and the code sequence based on the drive, and The distribution of capacitance between the stylus pen 3 and each of the L vertical signal lines VL 1 to VL L and the static between the stylus pen 3 and each of the K horizontal signal lines HL 1 to HL K The distribution of capacitance is calculated, and the capacitance distribution on the touch panel 2 is supplied to the touch recognition unit 17, and the electrostatic capacitance between the stylus pen 3 and each of the L vertical signal lines VL 1 to VL L is calculated.
  • the distribution of capacitance and the distribution of capacitance between the stylus pen 3 and each of the K horizontal signal lines HL 1 to HL K are supplied to the pen position detection unit 18 serving as position detection means.
  • the touch recognition unit 17 recognizes the touched position on the touch panel 2 based on the capacitance distribution supplied from the capacitance distribution calculation unit 16.
  • the pen position detection unit 18 determines the position along the horizontal signal line of the stylus pen 3 based on the distribution of capacitance between the stylus pen 3 and each of the L vertical signal lines VL 1 to VL L. To detect. Further, the pen position detection unit 18 determines the position along the vertical signal line of the stylus pen 3 based on the electrostatic capacitance distribution between the stylus pen 3 and each of the K horizontal signal lines HL 1 to HL K. Is detected.
  • the horizontal signal lines HL 1 to HL K are connected to the drive lines DL 1 to DL K of the driver 12, and the vertical signal lines VL 1 to VL L are connected to the sense line SL of the sense amplifier 13.
  • the driver 12 drives the horizontal signal lines HL 1 ⁇ HL K by applying a voltage to the drive line DL 1 ⁇ DL K.
  • the charges accumulated in the respective capacitances C11 to CKL by driving the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the stylus pen when the stylus pen 3 is brought close to the touch panel 2 are displayed.
  • L first linear sum signals based on a first pen charge signal that is a charge corresponding to the capacitance between 3 and each of the L vertical signal lines VL 1 to VL L are L vertical signals. Output from each of the lines VL 1 to VL L.
  • the sense amplifier 13 reads the L first linear sum signals including the first pen charge signal through the multiplexer 11 and the sense lines SL 1 to SL L, and supplies them to the AD converter 15.
  • the AD converter 15 AD-converts the L first linear sum signals including the first pen charge signal and outputs the converted signals to the capacitance distribution calculation unit 16.
  • the first connection state is switched to the second connection state so that the drive signals and sense signals of the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L are interchanged. That is, in the second connection state, the horizontal signal lines HL 1 to HL K are connected to the sense lines SL 1 to SL K of the sense amplifier 13, and the vertical signal lines VL 1 to VL L are connected to the drive lines DL 1 to DL of the driver 12. Connect to L.
  • the driver 12 drives the vertical signal lines VL 1 ⁇ VL L by applying a voltage to the drive line DL 1 ⁇ DL L.
  • the charges accumulated in the electrostatic capacitors C11 to CKL by driving the vertical signal lines VL 1 to VL L , the stylus pen 3, and the K horizontal signal lines HL 1 to HL K second linear sum signals based on the second pen charge signal that is a charge corresponding to the capacitance between each of the K and K are output from each of the K horizontal signal lines HL 1 to HL K.
  • the sense amplifier 13 reads the K second linear sum signals including the second pen charge signal through the multiplexer 11 and the sense lines SL 1 to SL K, and supplies them to the AD converter 15.
  • the AD converter 15 AD-converts the K second linear sum signals including the second pen charge signal and outputs the converted signals to the capacitance distribution calculation unit 16.
  • the capacitance distribution calculation unit 16 includes the first linear sum signal including the first pen charge signal, the second linear sum signal including the second pen charge signal, and the electrostatic on the touch panel 2.
  • the capacitance distribution is calculated and supplied to the touch recognition unit 17, and the position along the horizontal signal line of the stylus pen 3 and the position along the vertical signal line of the stylus pen 3 are calculated and supplied to the pen position detection unit 18. To do.
  • the touch recognition unit 17 recognizes the touched position on the touch panel 2 based on the capacitance distribution supplied from the capacitance distribution calculation unit 16.
  • the pen position detection unit 18 is based on the position along the horizontal signal line of the stylus pen 3 calculated by the capacitance distribution calculation unit 16 and the position along the vertical signal line of the stylus pen 3. A position on the touch panel 2 is detected.
  • the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L are all driven simultaneously in parallel. That is, parallel driving is performed.
  • the present invention is not limited to this, and the driving of the K horizontal signal lines HL 1 to HL K and the driving of the L vertical signal lines VL 1 to VL L on the touch panel 2 are either parallel driving or sequential driving. Also good.
  • Parallel driving means driving K horizontal signal lines HL 1 to HL K or driving L vertical signal lines VL 1 to VL L simultaneously in parallel, and sequential driving means K horizontal signal lines.
  • the driving of HL 1 to HL K or the L vertical signal lines VL 1 to VL L are sequentially driven from the horizontal signal line HL 1 or the vertical signal line VL 1 sequentially. From the viewpoint of speed, parallel driving is preferable, and in this embodiment, parallel driving is adopted.
  • the touch panel system 1 includes the touch panel 2, the touch pen, and the touch panel controller 10 each having a capacitance formed at the intersections of the plurality of first signal lines and the plurality of second signal lines. I have.
  • the touch panel controller 10 drives the horizontal signal lines HL 1 to HL K , which are a plurality of first signal lines, in the first signal line driving period, and outputs a charge signal based on each capacitance to a vertical signal that is each second signal line.
  • the second signal line each first signal charge signals by driving the vertical signal lines VL 1 ⁇ VL L is a plurality of second signal lines in the driving period based on the electrostatic capacitance
  • the touch position is determined based on the change in the electrostatic charge by the touch pen by touching the touch panel 2 with the touch pen. Is detected.
  • the detection position in the first signal line driving period is the same as the detection position in the second signal line driving period. Appears in position.
  • an erroneous signal due to phantom noise caused by touching the touch panel 2 such as a human hand or finger that has received electromagnetic noise is caused by switching between the first signal line and the second signal line in the first signal line driving period. Appearing at the same position in the second signal line driving period.
  • the touch position of the touch pen and an erroneous signal due to phantom noise are distinguished by determining the detection position based on the logical product of the detection position in the first signal line drive period and the detection position in the second signal line drive period. In addition, it is possible to remove an erroneous signal due to the phantom noise.
  • Phantom noise is noise that generates a detection signal based on static electricity at a position different from the touch position of the touch pen through a hand holding the touch pen, and is different from the normal touch position of the touch pen. Is.
  • the stylus pen 3 of the present embodiment has a writing pressure sensor for detecting a writing pressure level that is a quantitative characteristic value.
  • the configuration of the stylus pen 3 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the stylus pen 3.
  • the stylus pen 3 includes a pen body 30 that is held by a user and has a conductive grip portion 30 a formed in a substantially cylindrical shape so that the user can hold it by hand.
  • the tip of the pen is provided with a pen tip 31 that is pressed against the touch panel 2 during a touch operation.
  • the pen tip portion 31 is provided on the back side of the pen tip shaft 31b, a pen tip cover 31a, a pen tip shaft 31b, insulators 31c and 31c that hold the pen tip cover 31a in an axially movable manner, and the pen tip shaft 31b.
  • a writing pressure sensor 31d is provided on the back side of the pen tip shaft 31b, a pen tip cover 31a, a pen tip shaft 31b, insulators 31c and 31c that hold the pen tip cover 31a in an axially movable manner, and the pen tip shaft 31b.
  • the pen tip cover 31a is made of an insulating material, and the pen tip shaft 31b is made of a conductive material, for example, a metal or a conductive synthetic resin material.
  • the writing pressure sensor 31d is composed of, for example, a semiconductor piezoresistive pressure sensor, and a semiconductor strain gauge is formed on the surface of a diaphragm (not shown). Therefore, when the pen tip cover 31a of the pen tip portion 31 is pressed against the touch panel 2 during the touch operation, the pen tip shaft 31b is pushed through the pen tip cover 31a to press the surface of the diaphragm of the writing pressure sensor 31d, Thereby, a change in electric resistance due to the piezoresistance effect generated by the deformation of the diaphragm is converted into an electric signal. Thereby, the writing pressure in the stylus pen 3 can be detected. Note that the principle of pen pressure detection is not necessarily limited to this, and other detection principles can be employed.
  • connection switch 32 In the pen body 30, a connection switch 32, a control circuit 33, operation changeover switches 34a and 34b, a sense circuit 35, a synchronization signal detection circuit 36, a timing adjustment circuit 37, and a drive circuit 38 are provided. Is provided.
  • the connection switch 32 can be omitted. When the connection switch 32 is omitted, the output of the control circuit 33 is connected to the pen tip shaft 31b.
  • connection switch 32 is an electronic switch composed of a field effect transistor (FET) or the like, and is turned on / off by the control circuit 33.
  • FET field effect transistor
  • the connection switch 32 is off, the pen tip cover 31 a is electrically disconnected from the grip portion 30 a of the pen body 30.
  • the touch panel system 1 does not recognize the proximity / contact of the stylus pen 3 even if the pen tip cover 31 a is brought close to the touch panel 2.
  • the connection switch 32 when the connection switch 32 is turned on, the pen tip cover 31a is electrically connected to the grip portion 30a of the pen body 30 via the pen tip shaft 31b, and the human body is connected to the pen tip cover 31a via the grip portion 30a.
  • Conduct since the human body has a relatively large capacitance, when the stylus pen 3 approaches or comes into contact with the touch panel 2, the charges accumulated in the capacitances C11 to CKL of the touch panel 2 change, and the touch panel 2 changes.
  • the system 1 can detect the touch state of the stylus pen 3.
  • the stylus pen 3 is provided with, for example, a push-type first operation switch 39a and a second operation switch 39b.
  • a push-type first operation switch 39a and a second operation switch 39b By pressing the first operation switch 39a and the second operation switch 39b, the first operation switch 39a and the second operation switch 39b are pressed.
  • the functions assigned to the first operation switch 39 a and the second operation switch 39 b are executed via the control circuit 33.
  • An example of the function assigned to the first operation switch 39a is an eraser function.
  • the eraser function can be turned on / off by the first operation switch 39a.
  • a function assigned to the second operation switch 39b for example, a right click function of the mouse can be cited, and the right click function of the mouse can be turned on / off by the second operation switch 39b. is there.
  • eraser function and the right-click function of the mouse are examples, and are not limited to the eraser function and the right-click function of the mouse. It is also possible to add other functions by providing other operation switches.
  • the touch signal to the touch panel 2 of the stylus pen 3 that is, the first pen charge signal and the second pen charge signal described above, touch the stylus pen 3 on the touch panel 2 with the connection switch 32 of the stylus pen 3 turned on.
  • the touch position is detected by switching driving between the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L.
  • the drive pattern of the stylus pen 3 is driven by the drive circuit 38 in the first signal line drive period.
  • (Or later) drive It adopts a method of matching the driving pattern in DL L + 1 ⁇ DL L + 2 ( or later).
  • the horizontal signal lines HL K + 1 ⁇ HL K + 2 (or later) and the vertical signal lines VL L + 1 ⁇ VL L + 2 (or later) themselves do not exist.
  • the drive pattern may be different depending on the drive period (K ⁇ L) as in the drive line DL K + 1 or the drive line DL L + 1 , but for ease of description.
  • the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 are used to indicate the virtual lines. In the following description, the drive lines are expressed as DL L + 1 ⁇ DL L + 2 .
  • the touch panel controller 10 made by waveform corresponding to the drive line DL L + 1 ⁇ DL L + 2, the increase and decrease signals writing pressure sensor 31d of the stylus 3, and that can be retrieved via the sense line SL 1 ⁇ SL L ing. That is, in the present embodiment, an increase / decrease signal of the writing pressure sensor 31d in the stylus pen 3 is output by a waveform corresponding to the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 , and passes through the position of the touch panel 2 touched at that time. Detection is performed on the sense lines SL 1 to SL L via the horizontal signal lines HL 1 to HL K or the vertical signal lines VL 1 to VL L.
  • the control circuit 33 of the stylus pen 3 generates writing pressure information based on the output of the writing pressure sensor 31d, and sends the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 to the touch panel controller 10 in response to a transmission instruction from the control circuit 33.
  • Writing pressure information is output by a waveform corresponding to. A specific output method of the pen pressure sensor 31d will be described later.
  • the stylus pen 3 of the present embodiment transmits and receives signals to and from the touch panel controller 10 wirelessly. Accordingly, the pen tip 31 is driven in the same pattern as driving the drive line DL L + 1 or the drive line DL L + 2 so as to match the drive timing of the drive lines DL 1 to DL L in the touch panel controller 10.
  • the stylus pen 3 is provided with a drive circuit 38 to drive in the same manner as the driver 12 of the touch panel controller 10.
  • the drive of the drive lines DL 1 to DL L in the touch panel controller 10 is based on the drive timing generated by the timing generator 14. For this reason, the stylus pen 3 must also be operated in synchronization with the timing when the touch panel controller 10 is driven. Therefore, in the stylus pen 3 of the present embodiment, by providing the sense circuit 35, the synchronization signal detection circuit 36, and the timing adjustment circuit 37, the dedicated synchronization signal driven by the touch panel controller 10 is detected by the stylus pen 3, The timing of the dedicated synchronization signal of the touch panel controller 10 and the timing of the pen synchronization signal generated by the timing adjustment circuit 37 in the stylus pen 3 are made to coincide.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the basic principle of how to synchronize.
  • the stylus pen 3 detects the dedicated synchronization signal generated by the timing generator 14 of the touch panel controller 10 by the sense circuit 35 and the synchronization signal detection circuit 36.
  • the dedicated synchronization signal is a single pulse.
  • the touch panel synchronization signal S0 which is a dedicated synchronization signal composed of a single pulse, is generated at a constant cycle.
  • the sense circuit 35 generates a plurality of synchronization signal candidates S1 to Sp (p is an integer of 2 or more).
  • the synchronization signal candidate Sp shown in FIG. 5 represents a signal in which the synchronization signal candidate S1 is delayed by about one cycle.
  • the stylus pen 3 selects a synchronization signal having a high degree of coincidence with the dedicated synchronization signal transmitted from the timing generator 14 of the touch panel controller 10 from among the synchronization signal candidates S1 to Sp, and serves as a synchronization signal for communication with the touch panel controller 10. adopt.
  • the synchronization signal candidate S4 or S5 having a high degree of coincidence with the touch panel synchronization signal S0 is employed as the pen synchronization signal of the stylus pen 3.
  • the stylus pen 3 is in a detection mode until the synchronization is established, and the drive circuit 38 is not driven.
  • the stylus pen 3 can be synchronized with the dedicated synchronization signal in the touch panel controller 10.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an output relationship to the touch panel and the stylus pen in the driver drive line and the sense amplifier sense line in the touch panel controller
  • FIG. 6B illustrates a synchronization waveform and a touch detection waveform. It is a waveform diagram.
  • FIG. 7A is a waveform diagram showing a drive waveform such as a synchronization waveform and a touch detection waveform transmitted from the touch panel controller to the stylus pen, and low frequency noise
  • FIG. 7B is a waveform showing the drive waveform and low frequency noise.
  • FIG. 7A is a waveform diagram showing a drive waveform such as a synchronization waveform and a touch detection waveform transmitted from the touch panel controller to the stylus pen, and low frequency noise
  • FIG. 7B is a waveform showing the drive waveform and low frequency noise.
  • FIG. 7A is a waveform diagram showing a drive waveform such as a synchronization waveform and a touch detection waveform transmitted from the touch panel controller to the styl
  • FIG. 7C is a waveform diagram showing a state where reset is performed at the reset timing.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a reset circuit provided in the synchronization signal detection circuit in the stylus pen.
  • FIG. 9A is a waveform diagram illustrating an example of a synchronization waveform transmitted from the touch panel controller
  • FIG. 9B is a waveform diagram illustrating an input waveform at the stylus pen that is a reception
  • FIG. FIG. 9B is a waveform diagram showing an internal waveform when a reference potential is determined at reset timing R1 in FIG. 9B
  • FIG. 9D is a reference potential determined at reset timing R2 in FIG. 9B.
  • It is a wave form diagram which shows an internal waveform at the time.
  • FIG. 9A is a waveform diagram illustrating an example of a synchronization waveform transmitted from the touch panel controller
  • FIG. 9B is a waveform diagram illustrating an input waveform at the stylus pen that is a reception
  • FIG. 10A is a waveform diagram showing a synchronization waveform using the M-sequence code “1110010” when Manchester encoding is not performed
  • FIG. 10B is a synchronization diagram using the Manchester-encoded M-sequence code “1110010”.
  • It is a wave form diagram which shows a waveform.
  • FIG. 11A is a waveform diagram showing an example of a synchronization waveform having a long High period transmitted from the touch panel controller
  • FIG. 11B is a waveform diagram showing reset timing R3 of the input waveform at the stylus pen that is reception.
  • FIG. 11C is a waveform diagram showing an internal waveform when the reference potential is determined at the reset timing R3 in FIG. 11B.
  • FIG. 11A is a waveform diagram showing a synchronization waveform using the M-sequence code “1110010” when Manchester encoding is not performed
  • FIG. 10B is a synchronization diagram using the Manchester-encoded M-s
  • FIG. 12A is a diagram showing a synchronous waveform of a pseudo-randomized sequence having Manchester-coded periodicity transmitted from a touch panel controller to a stylus pen in the touch panel system, and FIG. It is a wave form diagram which shows the waveform for touch detection.
  • the dedicated synchronization signal of the touch panel controller 10 is generated by the timing generator 14 of the touch panel controller 10 and is driven by the driver 12 to the drive lines DL 1 to DL. Transmitted using L. Then, as a mechanism for notifying the stylus pen 3 of a dedicated synchronization signal that is the driving timing of the touch panel controller 10, as shown in FIG. 6B, driving with a waveform representing synchronization separately from a normal touch detection waveform.
  • the lines DL 1 to DL L are driven. Specifically, in each of the drive lines DL 1 to DL L , a waveform for touch detection is generated after a synchronization waveform is generated.
  • the waveform for touch detection is generated by sequential driving.
  • the generation of the synchronous waveform is indicated by a plurality of continuous pulses in order to facilitate visual distinction from the sequential drive waveform, and is actually proposed in this embodiment.
  • the waveform obtained by Manchester encoding the existing M-sequence code or the like is easier to detect as a synchronous waveform.
  • the signal waveform received by the stylus pen 3 is mixed with various types of noise, particularly low frequency noise.
  • FIG. 7A what is indicated by a thick straight line is a dedicated synchronization waveform composed of a plurality of dense pulses driven by the touch panel controller 10, and what is indicated by a sin curve is assumed as noise.
  • the signal waveform received by the stylus pen 3 is obtained by superimposing the synchronization waveform from the touch panel controller 10 and low-frequency noise, as shown in FIG. 7B.
  • the signal waveform received by the stylus pen 3 has a larger amplitude of low-frequency noise than the amplitude of the synchronous waveform from the touch panel controller 10 to be extracted.
  • the amplitude of the synchronous waveform signal is a signal having a relatively small amplitude compared to the noise, making it difficult to extract the synchronous waveform signal. .
  • a method of finding the synchronization waveform from the waveform in which the synchronization waveform and the low frequency noise shown in FIG. 7B are superimposed for example, a method of removing low frequency noise with a low frequency cut filter, a synchronization waveform.
  • the low frequency cut filter is expensive.
  • the stylus pen 3 on the reception side of the synchronization waveform performs a reset operation for determining a reference potential for the received input waveform, and the amplitude of the internal waveform is increased by the potential difference from the reference potential.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and it is also possible to remove noise composed of low frequency components using a low frequency cut filter.
  • the synchronization signal detection circuit 36 of the stylus pen 3 includes a reset circuit 36a shown in FIG. 8 in order to perform a reset operation for determining a reference potential for the received input waveform.
  • a reset is performed on the superimposed signal waveform in which the synchronization waveform from the touch panel controller 10 illustrated in FIG. 7B and the low-frequency noise are superimposed.
  • the superimposed signal waveform is returned to the reference potential at the reset timing. That is, the reference potential is set to the same potential as the input signal. If the potential of the input superimposed signal waveform is higher than the reference potential, a positive potential is output. On the other hand, if the potential of the input superimposed signal waveform is lower than the reference potential, a negative potential is output. As a result, it is possible to remove low frequency components and keep the amplitude of the signal within a certain range.
  • the reference potential of the stylus pen 3 on the receiving side is determined when performing a reset operation for determining the reference potential for the received input waveform.
  • the reset timing and the pulse of the synchronization waveform overlap, there is a problem that the pulse is missed and it becomes difficult to determine the dedicated synchronization signal that is the drive timing of the touch panel controller 10.
  • the input waveform in the stylus pen 3 on the receiving side is shown by the waveform in FIG. 9B.
  • the internal waveform when the reference potential is determined at the reset timing R1 is shown in FIG. 9C.
  • the reset timing R2 is set to the second pulse in the waveform of FIG. 9B
  • the internal waveform when the reference potential is determined is as shown in FIG. 9D.
  • the second pulse since the second pulse has no positive rise, the second pulse is missed. That is, it becomes difficult to determine the dedicated synchronization signal that is the drive timing of the touch panel controller 10.
  • a constant pattern synchronization signal composed of a pseudo-randomized sequence having periodicity is used as the synchronization waveform transmitted by the touch panel controller 10.
  • an M-sequence code or a Gold sequence code is used.
  • the pseudo-randomized sequence is a code sequence used for a pseudorandom signal which is an artificially generated random signal. That is, a truly irregular signal that exists in nature is usually called a random signal (random signal), whereas an artificially generated random signal is converted to a pseudorandom signal (pseudorandom signal). ). Since it is created artificially, a certain rule is necessary, but various measures have been taken so that the statistical properties of the generated signal are as close as possible to those of a true irregular signal. Usually, the autocorrelation function of the generated signal is devised so as to be as close as possible to the autocorrelation function ⁇ (t) of white noise.
  • the pseudo irregular signal is generated by associating a pseudo irregular series (numerical string) with a physical quantity such as a voltage.
  • the pseudorandom sequence includes a finite-length sequence and a periodic sequence, and a periodic sequence is often used from the viewpoint of ease of generation and ease of use.
  • Typical examples of the periodic sequence include an M sequence (M-sequence) and a gold sequence.
  • the autocorrelation of the M-sequence signal and the Gold sequence code has a very sharp peak, and the correlation value with others is very low.
  • the M series and the Gold series are composed of binary numbers of 0 and 1, and have a periodicity in which binary series are connected.
  • this M-sequence code or Gold sequence code as a synchronization waveform transmitted by the touch panel controller 10, even if the reset timing overlaps with one pulse, the code that matches this M-sequence code is correct. Since it is only necessary to determine the synchronization timing, the reliability of the synchronization determination is increased.
  • the M-sequence code is used as the synchronization waveform transmitted by the touch panel controller 10, and the coincidence determination is performed with the same M-sequence code in the sense circuit 35 and the synchronization signal detection circuit 36 of the stylus pen 3. , Resistance to missed pulses is increased. However, if the series is lengthened, a pattern in which the number of consecutive Highs or Lows is included is included. Therefore, if the reset timing for determining the reference potential is reached in this part, unnecessary potential fluctuation occurs and it is difficult to determine the waveform.
  • the synchronization waveform transmitted by the touch panel controller 10 includes a pulse that is high for a long period as shown in FIG. 11A, and the received input waveform of the stylus pen 3 shown in FIG.
  • the internal waveform when the reference potential is determined at the timing R3 is as shown in FIG. 11C, which makes detection difficult.
  • the touch panel controller 10 is driven as a synchronous waveform using a Manchester encoded waveform for a code having good autocorrelation characteristics such as an M-sequence.
  • the Manchester-encoded waveform means that “0” corresponds to High ⁇ Low of the synchronization waveform and “1” corresponds to Low ⁇ High of the synchronization waveform. Say. Note that this may be reversed.
  • the M-sequence code “1110010” when used, it is possible to prevent a case where the High or Low period is long.
  • FIG. 12 (a) for example, the above-described 7-bit M-sequence code “1110010”, which is Manchester-encoded, is used as shown in FIG. 12 (a).
  • FIG.12 (b) it uses as a synchronous waveform of the touch panel controller 10.
  • FIG. 13 is an operation image diagram showing a correspondence relationship between the driving operation of the touch panel controller 10 and the driving operation of the stylus pen 3.
  • FIGS. 14A, 14B, and 14C are diagrams showing specific drive operations in the synchronization signal detection period, the pause period, and the normal drive period shown in FIG.
  • the driving operation of the stylus pen 3 is performed by turning on the operation changeover switch 34 a and turning off the operation changeover switch 34 b to generate a synchronization signal from the touch panel controller 10 by the sense circuit 35 and the synchronization signal detection circuit 36.
  • the synchronization signal detection period is a waiting period for detecting a bit pattern representing a synchronization waveform, and is a period for detecting the synchronization signal pattern from the pen tip signal waveform by turning off the pen tip 31 drive. Specifically, in the synchronization signal detection period, as shown in FIG. 14A, the drive lines DL 1 to DL L of the driver 12 are driven with the same waveform. A waveform pattern including a pattern having an autocorrelation characteristic such as an M series is used.
  • a code to be driven is selected based on the additional information after detection of the synchronization signal pattern and the state of the stylus pen 3 itself, and preparation for starting to drive the pen tip in synchronization with the touch panel controller 10 is performed. This is a period for interpreting additional information that takes the drive start timing.
  • the drive mode period is a period in which the pen tip unit 31 is driven by the drive circuit 38, and the pen tip unit 31 is selected with the selected code while finely adjusting the edge of the drive waveform so as to match the drive timing of the touch panel controller 10. This is a period for driving. At this time, the drive circuit 38 of the stylus pen 3 is driven in accordance with the drive timing of the touch panel controller 10.
  • the driving operation of the touch panel controller 10 switches the drive lines DL 1 to DL L with the same waveform, the idle period, and the drive lines DL 1 to DL K and the sense lines SL1 to SL K to SL L. It is configured by repeating three periods with a driving period.
  • the period during which the drive lines DL 1 to DL L are driven with the same waveform is a period for driving the synchronization waveform plus additional information for the stylus pen 3 to synchronize. Specifically, as shown in FIG. 14B, the drive lines DL 1 to DL L are driven with the same waveform.
  • the pause period is a period in which the stylus pen 3 finishes synchronization detection and a period for preparing for driving. Specifically, as shown in FIG. 14B, it is a waiting time for providing a preparation period in which the stylus pen 3 detects a synchronous waveform and performs normal driving. For this reason, the driving waveform has no meaning and is completely arbitrary. Therefore, it is not necessary to drive. Note that this section is not necessary when the preparation period on the stylus pen 3 side is unnecessary.
  • the normal driving period for a period the position detection for obtaining an worth of data of the touch panel 2 for driving switching between ⁇ driveline DL 1 ⁇ DL K ⁇ DL L and the sense lines SL1 SL K-SL L It is.
  • this normal drive period as shown in FIG. 14C, the drive lines DL 1 to DL K to DL L are repeatedly driven and sensed with a waveform necessary for detecting the touch position of the stylus pen 3. .
  • sequential driving or parallel driving is performed.
  • the order of drive patterns is expressed by sequential drive so that it can be easily understood visually.
  • the stylus pen 3 drives the pen tip 31 with the same waveform as that of the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 corresponding to the outside of the touch panel 2 when the synchronization waveform can be detected.
  • the background is colored in the sense period, that is, the period during which the electrostatic charge signal for detecting the touch position is detected.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a driver drive pattern in the touch panel controller and a drive circuit drive pattern in the stylus pen.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a pen pressure value obtained with the stylus pen and a pen pressure value expressed in the stylus pen and the touch panel controller of the pen pressure.
  • the stylus pen 3 includes the writing pressure sensor 31d, and includes an electronic pen that outputs a quantitative characteristic value such as a writing pressure level. For this reason, in order to send the quantitative characteristic value detected by the stylus pen 3 to the touch panel controller 10 side, since there are many information types, it cannot be sent without using various identification signals. As a result, there are problems that the amount of signal increases, transmission takes time, and identification of the signal on the receiving side is complicated.
  • the stylus pen 3 includes an electronic pen that outputs a quantitative characteristic value, and the stylus pen 3 is an L + 1th drive signal line. It is output that the quantitative characteristic value in the stylus pen 3 has increased from the characteristic value at the previous output in a waveform corresponding to the drive line DL L + 1 . On the other hand, the quantitative characteristic value in the stylus pen 3 has decreased from the characteristic value updated and held at the previous output in the waveform corresponding to the drive line DL L + 2 as the L + 2th drive signal line. Is output. Further, in order to determine the next increase / decrease, the output result of the current increase / decrease is reflected in the characteristic value held internally.
  • the touch panel controller 10 outputs the initial value of the quantitative characteristic value and the number of outputs per unit number of times in the waveform corresponding to the ( L + 1) th drive line DL L + 1 or the waveform corresponding to the (L + 2) th drive line DL L + 2.
  • a conversion output unit 19 that converts and outputs a quantitative characteristic value based on the sum of the quantity is provided.
  • the stylus pen 3 when the stylus pen 3 detects the writing pressure with the writing pressure sensor 31d, the writing pressure value of the writing pressure sensor 31d increases from the value when it was last output.
  • the driver 12 of the touch panel controller 10 drives the drive lines DL 1 to DL L , the stylus pen 3 drives the pen tip 31 with a waveform corresponding to the drive line DL L + 1 .
  • the stylus pen 3 detects the writing pressure with the writing pressure sensor 31d, if the writing pressure value of the writing pressure sensor 31d is smaller than the value when it was last output, the driver of the touch panel controller 10 When 12 drives the drive lines DL 1 to DL L , the stylus pen 3 drives the pen tip 31 with a waveform corresponding to the drive lines DL L + 2 .
  • an increase / decrease signal of the writing pressure sensor 31d in the stylus pen 3 is output by a waveform corresponding to the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 , and the horizontal signal line HL 1 passing through the position of the touch panel 2 touched at that time is output. Detected by the sense lines SL 1 to SL L through HL K or the vertical signal lines VL 1 to VL L.
  • the value when it was output last time that is, the characteristic value held internally
  • the value at the previous transmission that is, the characteristic value held internally is “0”.
  • the interval at which the writing pressure increase / decrease signal of the writing pressure sensor 31d is sent from the stylus pen 3 is once in the driving period in which the driver 12 drives the drive lines DL 1 to DL L once.
  • driving by sequential driving is shown for easy understanding, but driving by parallel driving may be used.
  • the stylus pen 3 transmits only two types of information indicating whether the quantitative characteristic value has increased or decreased from the characteristic value at the previous output.
  • the touch panel controller 10 side can grasp whether the writing pressure value of the writing pressure sensor 31d has increased or decreased.
  • the touch panel controller 10 is provided with a conversion output unit 19, and the summation unit 19a of the conversion output unit 19 uses the initial value of the quantitative characteristic value and the (L + 1) th drive.
  • Quantitative characteristic values are converted and output based on the sum of the number of times of output corresponding to the waveform corresponding to the line DL L + 1 or the waveform corresponding to the (L + 2) th drive line DL L + 2 ⁇ the increase / decrease amount per unit number. .
  • the signal processing in the conversion output unit 19 of the touch panel controller 10 on the receiving side is simple because only the cumulative value of increase / decrease with respect to the initial value of the quantitative characteristic value is obtained.
  • the pen pressure value shown in FIG. 16 can be obtained.
  • the initial value starts from “0”.
  • the pen pressure value takes a value in the range of 0 to 1.0
  • the pen pressure value obtained at the pen tip portion 31 of the actual stylus pen 3 is shown by a curve in FIG. .
  • the stylus pen 3 represents the writing pressure as a value in increments of 0.2 as an internal process.
  • This internal processing is performed by the control circuit 33 of the stylus pen 3.
  • the control circuit 33 it is determined whether the internal pen pressure value is increased or decreased, the pen pressure value of the curve is approached, and based on this determination, the internal pen pressure value is updated and increased or decreased. Is represented as a driving waveform of the pen tip 31.
  • the conversion output unit 19 uses the initial value “0” as a reference and the sum of the number of outputs ⁇ the increase / decrease amount per unit number “0.2”. It is possible to reproduce the same pen pressure value change as the internal pen pressure value.
  • the driver 12 as the synchronization signal transmission unit of the touch panel controller 10 is synchronized with each other immediately before the first signal line driving period and immediately before the second signal line driving period. Since the synchronization signal is transmitted to the stylus pen 3 during the signal transmission period, it is possible to create the synchronization signal using the drive signals for driving the first signal line and the second signal line. For this reason, since a separate circuit for generating the synchronization signal is not provided, the number of parts can be reduced. As for a normal touch detection drive pattern, an M-sequence may be used in the case of parallel drive, and a separate circuit is not required if the synchronization signal also uses the M-sequence.
  • the synchronization signal when the synchronization signal is wirelessly transmitted from the touch panel controller 10 to the stylus pen 3, the low frequency signal is superimposed as noise. Therefore, when separation from noise is not properly performed with a single pulse, the synchronization signal May be missed. On the other hand, it is unclear which part corresponds to the synchronization signal in a plurality of pulses having no change in the same pitch.
  • the driver 12 of the touch panel controller 10 uses a stylus pen to synchronize a waveform synchronization signal composed of a pseudo-random sequence having periodicity such as an M-sequence code or a Gold-sequence code during the synchronization signal transmission period.
  • the stylus pen 3 includes a sense circuit 35 and a synchronization signal detection circuit 36 as a synchronization signal detection unit that detects the synchronization signal.
  • the synchronization signal is transmitted in a waveform composed of a pseudo-randomized sequence having periodicity, the autocorrelation characteristic is good. For this reason, the accuracy of identification as to whether or not the signal is a synchronization signal is increased, and the miss of the synchronization signal can be reduced.
  • the waveform synchronization signal composed of the pseudo-randomized sequence is Manchester-encoded. That is, in the Manchester encoding process, “0” of the pseudo-randomized sequence is made to correspond to High ⁇ Low of the synchronization waveform, and “1” is made to correspond to Low ⁇ High of the synchronization waveform. Note that this may be reversed. Thereby, it is possible to prevent the High or Low period from becoming long.
  • the driver 12 as the synchronization signal transmission unit of the touch panel controller 10 has the horizontal signal lines HL 1 to HL K as the plurality of first signal lines or the plurality of second signal lines.
  • the driver 12 also serves as a driver 12 that supplies a drive signal for driving the vertical signal lines VL 1 to VL L.
  • the driver 12 includes the plurality of horizontal signal lines HL 1 to HL K or a plurality of A drive signal for driving the vertical signal lines VL 1 to VL L is changed to a waveform formed of a Manchester-encoded pseudo-random sequence having periodicity, and a synchronization signal is transmitted.
  • the synchronization signal transmission unit is composed of the driver 12 that also serves as the drive unit, and therefore the drive lines DL 1 to DL for driving the horizontal signal lines HL 1 to HL K and the vertical signal lines VL 1 to VL L.
  • a synchronization signal can be created simply by changing the waveform pattern of the L drive signal. For this reason, since a separate circuit for generating the synchronization signal is not provided, the number of parts can be reliably reduced. As described above, this effect is limited to the case where the synchronization signal uses the M series in the case of parallel driving.
  • the stylus pen 3 as a touch pen and horizontal signal lines HL 1 to HL K and L (K) (K is an integer of 2 or more) first signal lines.
  • L is an integer satisfying L ⁇ K)
  • the touch panel controller 10 uses the drive signals for driving the K horizontal signal lines HL 1 to HL K or the L vertical signal lines VL 1 to VL L as L drive signal lines from a driver 12 as a drive unit.
  • a sense amplifier 13 serving as a detection unit is output via the drive lines DL 1 to DL L and touches the touch panel 2 with the stylus pen 3 to change the charge accumulated in the capacitance of the stylus pen 3.
  • the detection signals from the K horizontal signal lines HL 1 to HL K or the L vertical signal lines VL 1 to VL L are input via the sense lines SL 1 to SL L as L detection signal lines. To do.
  • the stylus pen 3 includes an electronic pen that outputs a quantitative characteristic value.
  • the stylus pen 3 has a quantitative characteristic in the stylus pen 3 in a waveform corresponding to the ( L + 1) th drive line DL L + 1. While the output value is larger than the characteristic value at the previous output, the quantitative characteristic value at the stylus pen 3 is the characteristic value at the previous output in the waveform corresponding to the ( L + 2) th drive line DL L + 2. Output that it has decreased.
  • the touch panel controller 10 also outputs the initial value of the quantitative characteristic value and the number of outputs per unit number of times of the waveform corresponding to the ( L + 1) th drive line DL L + 1 or the waveform corresponding to the (L + 2) th drive line DL L + 2.
  • a conversion output unit 19 that converts and outputs a quantitative characteristic value based on the sum of the increase / decrease amount is provided.
  • the signal processing on the receiving side is simple because it only requires the cumulative value of the increase / decrease relative to the initial value of the quantitative characteristic value.
  • the touch panel system 1 that can easily transmit the information in a short time can be provided.
  • the stylus pen 3 as an electronic pen includes a writing pressure sensor 31d. Thereby, when the stylus pen 3 is touched on the touch panel 2, it is possible to detect a writing pressure level which is a quantitative characteristic value.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
  • the writing pressure level at the writing pressure sensor 31d is adopted as an example of the quantitative characteristic value.
  • the present invention is not particularly limited to this.
  • a quantitative characteristic value for example, when a colored character is displayed with the stylus pen 3, a gradation level as a quantitative characteristic value can be adopted.
  • the touch panel system 1 according to the present embodiment is different in that the conversion output unit 19 of the touch panel controller 10 can change the amount of increase / decrease per unit number of times.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the touch panel system 1 of the present embodiment.
  • the conversion output unit 19 is provided with a unit increase / decrease amount change unit 19b that changes the increase / decrease amount per unit number of times.
  • a unit increase / decrease amount change unit 19b is provided in the conversion output unit 19, and the unit increase / decrease amount change unit 19b changes the increase / decrease amount per unit number of times. Therefore, it can suppress that a difference arises between the actual quantitative characteristic values in the stylus pen 3.
  • the conversion output unit 19 can detect only the number of times of output in the waveform corresponding to the ( L + 1) th drive line DL L + 1 or the waveform corresponding to the (L + 2) th drive line DL L + 2 in a certain time. is there. Therefore, how to determine whether or not the unit increase / decrease amount change unit 19b changes the increase / decrease amount per unit number of times is a problem.
  • the unit increase / decrease amount change unit 19b is provided with a continuous increase / decrease change unit 19c, and the continuous increase / decrease change unit 19c provides an L + 1th drive line DL L + 1 .
  • P is an integer of 2 or more
  • the change speed is sufficient even for the same pen pressure change. Sometimes you can't keep up.
  • the increase / decrease amount per unit number is increased from 0.1 to 0.2. If the pen pressure value continues to increase or decrease once more, the increase / decrease amount per unit number is further increased to 0.3.
  • the increase / decrease amount per unit number is decreased. Further, if the increase or decrease is continuously repeated, the increase / decrease amount per unit number is further reduced. Thus, for example, if the increase or decrease continues twice, the increase / decrease amount per unit number of times is increased, and if not, the increase / decrease amount per unit number of times is decreased.
  • the amount of increase / decrease per unit number is increased / decreased in increments of 0.1.
  • the increase / decrease width of the increase / decrease amount per unit number is 0.1 or more and 0.3 or less.
  • the unit increase / decrease amount change unit 19b is provided in the touch panel controller 10 to reproduce the writing pressure value.
  • the unit increase / decrease amount change unit 19b and the continuous increase / decrease change unit are provided on the stylus pen 3 side.
  • 19c may be provided and transmitted to the touch panel controller 10 side.
  • the conversion output unit 19 of the touch panel controller 10 determines the amount of increase / decrease per unit number of times within the stylus pen 3 depending on how many times the increase or decrease of the pen pressure value continues as long as the increase or decrease of the pen pressure value is known.
  • the same writing pressure as the internal writing pressure value of the stylus pen 3 can be reproduced by this changing width and increase / decrease information.
  • the internal writing pressure value of the stylus pen 3 is output, for example, as shown in FIG. 18, the internal writing pressure value of the stylus pen 3 is expressed in increments of 0.1 per unit number of times. Then, the next process can be performed when the change in the pen pressure cannot sufficiently catch up with the speed of the change.
  • the interval of judgment is halved while maintaining the increment / decrease width of the increment / decrement amount per unit count in increments of 0.1.
  • the determination interval is short, the change speed of the writing pressure becomes relatively small, so that the expression of the internal writing pressure value is not delayed.
  • FIGS. 21 (a), (b) to 25 (a) a method that can further prevent the occurrence of the missed pulse of the dedicated synchronization signal is shown in FIGS. 21 (a), (b) to 25 (a) ( Description will be made based on b) and (c).
  • FIG. 21A shows the touch panel system according to the present embodiment, and is a waveform diagram showing an input waveform of a synchronization signal received by the stylus pen.
  • FIG. 21B shows reset timings R1 to R6. It is a wave form diagram which shows an internal waveform when the reference electric potential is defined by.
  • FIG. 21A shows the touch panel system according to the present embodiment, and is a waveform diagram showing an input waveform of a synchronization signal received by the stylus pen.
  • FIG. 21B shows reset timings R1 to R6. It is a wave form diagram which shows an internal waveform when the reference electric potential is defined by.
  • FIG. 22A is a waveform diagram showing an example of a synchronization waveform transmitted from the touch panel controller
  • FIG. 22B is a waveform diagram showing reset timings R7, R7, and R8 of the input waveform at the stylus pen that is receiving.
  • FIG. 22C is a waveform diagram showing a synchronization waveform when the reference potential is determined at the reset timings R7, R7, and R8 shown in FIG. 22B.
  • FIG. 23 is a timing chart showing an output waveform of the touch panel controller in which a fixed period is provided immediately before the synchronization waveform is output.
  • FIG. 24A is a waveform diagram showing an example of a synchronization waveform transmitted from the touch panel controller, and FIG.
  • FIG. 24B is a waveform diagram showing reset timings R11, R12, and R13 of the input waveform at the stylus pen that is receiving.
  • FIG. 24C is a waveform diagram showing a synchronization waveform when the reference potential is determined at the reset timings R11, R12, and R13 shown in FIG.
  • FIG. 25A is a diagram illustrating a method of transmitting a synchronization waveform transmitted by the driver drive lines DL 1 to DL L in the touch panel controller
  • FIG. 25B is a diagram illustrating an input waveform at the stylus pen that is reception.
  • FIG. 25C is a waveform diagram showing a synchronization waveform when the reference potential is determined by first resetting in the fixed period shown in FIG. 25B.
  • the internal waveform shown in FIG. 21 (b) is obtained by resetting at reset timings R1 to R6 for determining the reference potential.
  • the output waveform of the touch panel controller 10 is fixed by providing a fixed period F immediately before the synchronization waveform is output.
  • the fixed time is a time at which the reset operation timing for determining the reference potential by the stylus pen 3 on the receiving side is included at least once.
  • the reset potentials R11, R12, and R13 are provided in the fixed period F to determine the reference potential. This makes it easy to determine whether the output of the touch panel controller 10 is High or Low when detecting the synchronization waveform, as shown in FIG.
  • the touch panel controller 10 has the synchronization signal in a state where the drive potential is fixed.
  • the reset is always performed at least once before the detection period, and the waveform can be shaped in a stable state from the beginning of the synchronization signal detection period.
  • FIG. 26 is an operation image diagram showing a correspondence relationship between the driving operation of the touch panel controller 10 and the driving operation of the stylus pen 3.
  • FIG. 27 is a diagram showing a specific driving operation in the fixed period shown in FIG. The description of FIGS. 26 and 27 is the same as that of FIGS. 13 and 14A, 14B, and 14C of the first embodiment.
  • the stylus pen 3 includes a synchronization signal detection period for detecting a synchronization signal from the touch panel controller 10 by the sense circuit 35 and the synchronization signal detection circuit 36, a preparation period, and a pen tip by the drive circuit 38.
  • Drive mode period in which the unit 31 is driven.
  • the synchronization signal detection period, preparation period, and drive mode period are as described in FIGS. 13 and 14A, 14B, and 14C.
  • the touch panel controller 10 drives the drive lines DL 1 to DL L with the same waveform, the idle period, and the drive lines DL 1 to DL L to drive the drive lines DL 1 to DL L through the sense lines SL 1 to SL L. And a period for reading the change in the electrostatic charge.
  • the fixed period F is a period for stabilizing the signal level at which the stylus pen 3 detects synchronization.
  • the drive lines DL 1 to DL L are fixed to either Low or High. Although either Low or High may be used, in this embodiment, it is Low. Therefore, driveline DL 1 ⁇ DL L of the touch panel controller 10 is 0. At this time, the drive line DL L + 1 for the writing pressure sensor 31d of the stylus pen 3 is not driven.
  • the period during which the drive lines DL 1 to DL L are driven with the same waveform is a period for driving the synchronization waveform plus additional information for the stylus pen 3 to synchronize. Specifically, as shown in FIG. 14B, the drive lines DL 1 to DL L are driven with the same waveform.
  • the pause period is a period during which the stylus pen 3 finishes synchronization detection and a period for preparing for driving. Specifically, as shown in FIG. 14 (b), the stylus pen 3 detects a synchronization waveform and is a waiting time for providing a preparation period for performing normal driving, so the driving waveform is completely meaningless. Is optional. Therefore, it is not necessary to drive. Further, the pen tip 31 is not driven with a waveform corresponding to the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 of the stylus pen 3. Note that this section is not necessary when the preparation period on the stylus pen 3 side is unnecessary.
  • the period during which the drive lines DL 1 to DL L are driven and the change in electrostatic charge is read by the sense lines SL 1 to SL L is for position detection for obtaining data for one surface of the touch panel 2.
  • the stylus pen 3 drives the pen tip 31 with a waveform corresponding to the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 lines corresponding to the outside of the touch panel 2 when the synchronization waveform can be detected. That is, the waveform corresponding to the drive lines DL L + 1 and DL L + 2 is output in accordance with the drive of the drive lines DL 1 to DL L by the touch panel controller 10.
  • the background is colored in a sense period, that is, a period during which a charge signal of capacitance is detected.
  • the sense circuit 35 and the synchronization signal detection circuit 36 as the synchronization signal detection unit of the stylus pen 3 as the electronic pen receive the synchronization signal on which the low frequency component is superimposed.
  • the amplitude of the synchronization signal is detected by periodically resetting the received input waveform to the reference potential.
  • the amplitude of the synchronization signal can be detected at low cost without using an expensive low-frequency cut filter for the low-frequency component superimposed as noise.
  • the synchronization signal transmission period includes a fixed period F in which a fixed synchronization signal whose waveform is fixed to High or Low is transmitted, and a pseudo-invalidity having periodicity such as an M-sequence code or a Gold-sequence code. It consists of a pseudo-randomized sequence waveform period in which a synchronization signal having a waveform of a regularized sequence is transmitted.
  • the reset operation is performed at least once.
  • Embodiment 4 The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG.
  • the configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment and the second embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 and Embodiment 2 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
  • FIG. 28 is a block diagram illustrating a configuration of a mobile phone.
  • the mobile phone 60 of this embodiment includes a touch panel system 1, a display panel 61, operation keys 62, a speaker 63, a microphone 64, a camera 65, a CPU 66, a ROM 67, A RAM 68 and a display control circuit 69 are provided. Each component is connected to each other by a data bus.
  • the touch panel system 1 includes the touch panel 2, the touch panel controller 10 that detects a capacitance or a capacitance difference, and the stylus pen 3.
  • the display panel 61 displays images stored in the ROM 67 and the RAM 68 by the display control circuit 69.
  • the display panel 61 is superimposed on the touch panel 2 or has the touch panel 2 incorporated therein.
  • the touch recognition signal generated by the touch recognition unit 17 and indicating the touch position on the touch panel 2 can have the same role as the signal indicating that the operation key 62 has been operated.
  • the operation key 62 receives an instruction input by the user of the mobile phone 60.
  • the speaker 63 outputs a sound based on, for example, music data stored in the RAM 68.
  • the microphone 64 receives user's voice input.
  • the mobile phone 60 digitizes the input voice (analog data). Then, the cellular phone 60 sends the digitized voice to a communication partner (for example, another cellular phone).
  • a communication partner for example, another cellular phone.
  • the camera 65 shoots a subject in accordance with the operation of the operation key 62 by the user.
  • image data of the photographed subject is stored in the RAM 68 or an external memory (for example, a memory card).
  • CPU 66 controls the operation of touch panel system 1 and mobile phone 60.
  • the CPU 66 executes a program stored in the ROM 67, for example.
  • the ROM 67 stores data in a nonvolatile manner.
  • the ROM 67 is a ROM capable of writing and erasing, such as an EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) and a flash memory.
  • EPROM Erasable Programmable Read-Only Memory
  • the mobile phone 60 may be configured to include an interface (IF) for connecting to another electronic device by wire.
  • IF interface
  • the RAM 68 stores data generated by executing the program by the CPU 66 or data input via the operation keys 62 in a volatile manner.
  • the mobile phone 60 as the electronic apparatus in the present embodiment includes the touch panel system 1.
  • the mobile telephone 60 as an electronic device provided with the touch panel system 1 which can perform a detection of a synchronizing signal appropriately can be provided.
  • the touch panel system 1 includes a touch pen (stylus pen 3) and K first (K is an integer of 2 or more) first signal lines (horizontal signal lines HL 1 to HL 1 ).
  • HL K and touch panel 2 in which capacitance is formed at intersections of L (L is an integer satisfying L ⁇ K) second signal lines (vertical signal lines VL 1 to VL L ), and a touch panel controller
  • the touch panel controller 10 includes the K first signal lines (horizontal signal lines HL 1 to HL K ) or the L second signal lines (vertical signal lines VL 1 ) from the drive unit (driver 12).
  • the quantitative characteristic value of the electronic pen increased from the characteristic value at the previous output in the waveform corresponding to the first drive signal line (drive line DL L + 1 ). While the electronic pen (stylus pen 3) has a waveform corresponding to the L + second drive signal line (drive line DL L + 2 ) other than the L drive signal lines (drive lines DL 1 to DL L ).
  • the touch panel controller 10 outputs the initial value of the quantitative characteristic value and the (L + 1) th drive signal line (drive).
  • Quantitative characteristic value is converted by the sum of the number of outputs x the amount of increase / decrease per unit number in the waveform corresponding to the line DL L + 1 ) or the waveform corresponding to the L + second drive signal line (drive line DL L + 2 )
  • a conversion output unit 19 for outputting is provided.
  • the notation of L + 1 line and L + 2 line is for expressing outside of L or K drive signal lines in the sense that the drive signal lines are not actually connected to the touch panel. For this reason, when the number of connection lines between the touch panel actually connected and the touch panel controller is less than L or K, use a waveform corresponding to an arbitrary drive signal line among the unconnected drive signal lines. Is possible.
  • the touch pen is composed of an electronic pen that outputs a quantitative characteristic value such as a writing pressure level, for example.
  • the electronic pen outputs that the quantitative characteristic value of the electronic pen is larger than the characteristic value at the previous output in a waveform corresponding to the (L + 1) th drive signal line
  • the touch panel controller outputs that the quantitative characteristic value of the electronic pen is smaller than the characteristic value at the time of the previous output in a waveform corresponding to the (L + 2) th drive signal line
  • the touch panel controller Quantitative characteristic values are converted by the sum of the initial value and the number of outputs in the waveform corresponding to the (L + 1) th drive signal line or the waveform corresponding to the (L + 2) th drive signal line.
  • a conversion output unit is provided for output.
  • the electronic pen outputs only two types of information indicating whether the quantitative characteristic value has increased or decreased from the characteristic value at the previous output.
  • the touch panel controller is provided with a conversion output unit, in which the initial value of the quantitative characteristic value and the waveform corresponding to the (L + 1) th drive signal line or the (L + 2) th drive signal line.
  • the quantitative characteristic value is converted and output by the sum of the number of outputs in the waveform to be multiplied by the amount of increase / decrease per unit count.
  • the signal processing on the receiving side is simple because it only requires the cumulative value of the increase / decrease relative to the initial value of the quantitative characteristic value.
  • the conversion output unit 19 preferably includes a unit increase / decrease amount change unit 19b that changes the increase / decrease amount per unit number of times.
  • the conversion output unit includes a unit increase / decrease amount change unit that changes the increase / decrease amount per unit number of times, so that the unit increase / decrease amount change unit changes the increase / decrease amount per unit number of times. be able to.
  • the touch panel system 1 according to the third aspect of the present invention is the touch panel system 1 according to the second aspect, wherein the unit increase / decrease amount changing unit 19b has a waveform corresponding to the ( L + 1 ) th drive signal line (drive line DL L + 1 ) or the (L + 2) th drive signal.
  • the increase / decrease amount per unit number is continuously increased or decreased than before. It is preferable to have an increase / decrease change part 19c.
  • the conversion output unit can detect only how many times the output corresponding to the waveform corresponding to the (L + 1) th drive signal line or the waveform corresponding to the (L + 2) th drive signal line has been output in a certain time. Therefore, there is a problem of how to determine whether or not the unit increase / decrease amount change unit changes the unit increase / decrease amount.
  • the unit increase / decrease amount change unit is provided with a continuous increase / decrease change unit, and the number of outputs in the waveform corresponding to the (L + 1) th drive signal line or the waveform corresponding to the (L + 2) th drive signal line.
  • P is continuously continued P times (P is an integer of 2 or more)
  • the increase / decrease amount per unit number is made larger or smaller than before.
  • the increase / decrease amount per number of times is doubled.
  • the amount of increase / decrease per unit number can be further increased.
  • the electronic pen in the touch panel system 1 according to the aspect 4 of the present invention, in the touch panel system 1 according to any one of the aspects 1 to 3, the electronic pen may include a writing pressure sensor 31d.
  • the electronic device (mobile phone 60) according to aspect 5 of the present invention is characterized by including the touch panel system 1 according to any one of aspects 1 to 4.
  • the present invention can be used for a touch panel system and an electronic apparatus that detect a touch position of a touch pen on a touch panel having a capacitance formed at intersections of a plurality of first signal lines and a plurality of second signal lines.
  • the electronic device can be used in a mobile phone.

Abstract

　本発明のタッチパネルシステム（１）では、スタイラスペン（３）は、Ｌ本のドライブライン（ＤＬ１～ＤＬＬ）以外のＬ＋１本目のドライブライン（ＤＬＬ＋１）に相当する波形にて定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したことを出力する一方、Ｌ本のドライブライン（ＤＬ１～ＤＬＬ）以外のＬ＋２本目のドライブライン（ＤＬＬ＋２）に相当する波形にて定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも減少したことを出力する。タッチパネルコントローラ（１０）は、定量的な特性値の初期値と、Ｌ＋１本目のドライブライン（ＤＬＬ＋１）に相当する波形又はＬ＋２本目のドライブライン（ＤＬＬ＋２）に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する換算出力部（１９）を備えている。

Description

タッチパネルシステム及び電子機器
　本発明は、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される静電容量を有するタッチパネル上のタッチペンのタッチ位置を検出するタッチパネルシステム及び電子機器に関するものである。詳細には、タッチペンが信号を入出力できる電子ペンからなっている場合に、電子ペンの情報の種類が多い場合の対処方法に関する。
　従来、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される静電容量を有するタッチパネル上のタッチペンのタッチ位置を検出するタッチパネルシステムとして、例えば、特許文献１に開示されたタッチパネルシステムが知られている。
　この特許文献１に開示されたタッチパネルシステムは、複数の電子ペンと、この電子ペン及び指によるタッチ操作が行われるタッチ面を備え、互いに並走する複数の送信電極及び互いに並走する複数の受信電極が格子状に配置されたパネル本体と、前記送信電極に対して駆動信号を印加する送信部と、前記送信電極に印加する駆動信号に応じて前記受信電極から出力される応答信号を受信して電極交点毎の検出データを出力する受信部と、前記受信部から出力される検出データに基づいてタッチ位置を検出する制御部とを備え、前記送信部は、前記電子ペンと前記受信部との間でのペン識別信号の送受信を同期させるペン同期信号を前記送信電極に印加し、前記電子ペンは、タッチ操作時に前記送信電極のペン同期信号を検出するのに応じてペン識別信号を前記受信電極に送出し、前記制御部は、前記受信電極を介して前記受信部が受信したペン同期信号に基づいて、タッチ操作を行った指示物を判別することを特徴としている。
　この構成により、各電子ペンは、タッチ操作時に送信電極からのペン同期信号の検出に応じてペン識別信号を受信電極に送出し、制御部は、受信電極を介して受信部が受信したペン同期信号に基づいて、タッチ操作を行った電子ペンを判別するので、複数の電子ペンを使用することが可能であるとしている。
　ところで、タッチペンとして例えば筆圧センサ機能等の付加機能を備えた電子ペンを用いる場合には、電子ペンが得た情報をタッチパネルコントローラに送信する必要がある。
　この場合、例えば特許文献２に開示された位置検出装置では、電子ペンは、互いに符号パターンが異なる複数種類の符号からなる信号を用いてタッチパネルコントローラに送信するようになっている。
日本国公開特許公報「特開２０１２－０２２５４３号公報（２０１２年２月２日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１１－１６４８０１号公報（２０１１年８月２５日公開）」
　しかしながら、電子ペンから送信される情報種類が多い場合には、特許文献１，２のような識別方法では、符号パターンの種類が多くなり、その結果、ビット桁の多い符号パターンにて送信しなければならず、信号量が多くなり、かつ信号の識別も複雑になるという問題を有している。
　例えば、筆圧値を１０ビットで表現する場合のように、電子ペンが定量的な特性値を出力する場合には、電子ペン１本につき１０種類の駆動パターンを割り当てる必要がある。この場合に、逐次駆動では、駆動時間がかかり、並列駆動では、復号範囲が広くなるか又は電子ペンの数を増やし難い。
　本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、情報種類が多い定量的な特性値を出力する電子ペンを用いる場合に、該情報を短時間で簡単に送信し得るタッチパネルシステム及び電子機器を提供することにある。
　本発明の一態様におけるタッチパネルシステムは、上記の課題を解決するために、タッチペンと、Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の第１信号線とＬ本の（ＬはＬ≧Ｋを満たす整数）の第２信号線との交点に静電容量がそれぞれ形成されるタッチパネルと、タッチパネルコントローラとを備え、上記タッチパネルコントローラは、駆動部から上記Ｋ本の第１信号線又はＬ本の第２信号線を駆動する駆動信号をＬ本の駆動信号線を介して出力し、タッチペンをタッチパネルにタッチさせることにより該タッチペンによる静電容量に蓄積された電荷の変化に基づいて、検出部にて上記Ｋ本の第１信号線又はＬ本の第２信号線からの検出信号をＬ本の検出信号線を介して入力するタッチパネルシステムにおいて、上記タッチペンは、定量的な特性値を出力する電子ペンからなっており、上記電子ペンは、上記Ｌ本の駆動信号線以外のＬ＋１本目の駆動信号線に相当する波形にて該電子ペンにおける定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したことを出力する一方、上記Ｌ本の駆動信号線以外のＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形にて該電子ペンにおける定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも減少したことを出力すると共に、上記タッチパネルコントローラは、上記定量的な特性値の初期値と、上記Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する換算出力部を備えていることを特徴としている。
　尚、Ｌ＋１本目及びＬ＋２本目の表記はタッチパネルに実際に接続されない駆動信号線であればよいという意味においてＬ本又はＫ本の駆動信号線外を表現するためのものである。このため、実際に接続されるタッチパネルとタッチパネルコントローラ間の接続線数がＬ本又はＫ本に満たない場合には、未接続の駆動信号線のうち任意の駆動信号線に相当する波形を用いることが可能である。
　本発明の一態様における電子機器は、上記の課題を解決するために、上記記載のタッチパネルシステムを備えていることを特徴としている。
　本発明の一態様によれば、情報種類が多い定量的な特性値を出力する電子ペンを用いる場合に、該情報を短時間で簡単に送信し得るタッチパネルシステム及び電子機器を提供するという効果を奏する。
本発明の実施形態１におけるタッチパネルシステムを示すものであって、タッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 上記タッチパネルシステムに設けられたタッチパネルの構成を示す配線図である。 上記タッチパネルに接続された信号線とドライバに接続されたドライブライン及びセンスアンプに接続されたセンスラインとの接続を切り替えるためのマルチプレクサの構成を示す回路図である。 上記タッチパネルシステムにおけるスタイラスペンの構成を示すブロック図である。 上記スタイラスペンにおける同期を取るための基本動作を示すタイミングチャートである。 （ａ）はタッチパネルコントローラにおけるドライバのドライブライン及びセンスアンプのセンスラインにおけるタッチパネル及びスタイラスペンへの出力関係を示す図であり、（ｂ）は同期波形とタッチ検出用波形とを示す波形図である。 （ａ）はタッチパネルコントローラからスタイラスペンに送信される同期波形及びタッチ検出用波形等の駆動波形と低周波ノイズとを示す波形図であり、（ｂ）は駆動波形と低周波ノイズとが重畳された状態を示す波形図であり、（ｃ）はリセットタイミングによりリセットした状態を示す波形図である。 上記スタイラスペンにおける同期信号検出回路に設けられたリセット回路の構成を示す図である。 （ａ）はタッチパネルコントローラから送信される同期波形の一例を示す波形図であり、（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形を示す波形図であり、（ｃ）は（ｂ）においてリセットタイミングＲ１にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図であり、（ｄ）は（ｂ）においてリセットタイミングＲ２にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図である。 （ａ）はマンチェスタ符号化しない場合のＭ系列符号「１１１００１０」を用いた同期波形を示す波形図であり、（ｂ）はマンチェスタ符号化したＭ系列符号「１１１００１０」を用いた同期波形を示す波形図である。 （ａ）はタッチパネルコントローラから送信されるＨｉｇｈ期間の長い同期波形の一例を示す波形図であり、（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形のリセットタイミングＲ３を示す波形図であり、（ｃ）は（ｂ）においてリセットタイミングＲ３にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図である。 （ａ）は上記タッチパネルシステムにおけるタッチパネルコントローラからスタイラスペンに送信されるマンチェスタ符号化された周期性を有する疑似不規則化系列の同期波形を示す図であり、（ｂ）は同期波形とタッチ検出用波形とを示す波形図である。 タッチパネルコントローラの駆動動作とスタイラスペンの駆動動作との対応関係を示す動作イメージ図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１３に示す同期信号検出期間、休止期間及び通常の駆動期間の具体的駆動動作を示す図である。 タッチパネルコントローラにおけるドライバの駆動パターンとスタイラスペンにおけるドライブ回路の駆動パターンとの関係を示す図である。 スタイラスペンで得られる筆圧値と、その筆圧のスタイラスペン内部及びタッチパネルコントローラ内部で表現されている筆圧値を示す図である。 本発明の実施形態２におけるタッチパネルシステムを示すものであって、タッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 スタイラスペンの実際の筆圧値とスタイラスペン内部で更新・保持している筆圧値及びタッチパネルコントローラ内部で再現している筆圧値とに差異が生じている場合の筆圧値を示す図である。 タッチパネルコントローラにおける換算出力部の単位増減量変化部に、連続増減時変化部を設けて、単位回数当たりの増減量を増加又は減少させた場合の筆圧値を示す図である。 スタイラスペンにおける内部筆圧値の調整方法の一例を示す図である。 （ａ）は本発明の実施形態３におけるタッチパネルシステムを示すものであって、スタイラスペンにて受信された同期信号の入力波形を示す波形図であり、（ｂ）はリセットタイミングＲ１～Ｒ６にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図である。 （ａ）はタッチパネルコントローラから送信される同期波形の一例を示す波形図であり、（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形のリセットタイミングＲ７・Ｒ７・Ｒ８を示す波形図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すリセットタイミングＲ７・Ｒ７・Ｒ８にて基準電位を定めたときの同期波形を示す波形図である。 同期波形が出力される直前に固定期間を設けたタッチパネルコントローラの出力波形を示すタイミングチャートである。 （ａ）はタッチパネルコントローラから送信される同期波形の一例を示す波形図であり、（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形のリセットタイミングＲ１１・Ｒ１２・Ｒ１３を示す波形図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すリセットタイミングＲ１１・Ｒ１２・Ｒ１３にて基準電位を定めたときの同期波形を示す波形図である。 （ａ）はタッチパネルコントローラにおけるドライバのドライブラインＤＬ１～ＤＬＬによって送信される同期波形の送信方法を示す図であり、（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形を示す波形図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す固定期間にて最初にリセットして基準電位を定めたときの同期波形を示す波形図である。 タッチパネルコントローラの駆動動作とスタイラスペンの駆動動作との対応関係を示す動作イメージ図である。 図２６に示す固定期間の具体的駆動動作を示す図である。 本発明の実施形態４におけるタッチパネルシステムを備えた携帯電話の構成を示すブロック図である。
　　〔実施の形態１〕
　本発明の一実施形態について図１～図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　（タッチパネルシステムの構成）
　本実施の形態のタッチパネルシステム１の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は本実施の形態のタッチパネルシステム１の構成を示すブロック図であり、図２はタッチパネルシステムに設けられたタッチパネルの構成を示す配線図である。
　本実施の形態のタッチパネルシステム１は、図１に示すように、タッチパネル２と、タッチペン及び電子ペンとしてのスタイラスペン３と、これらタッチパネル２及びスタイラスペン３を駆動するタッチパネルコントローラ１０とを備えている。
　上記タッチパネル２は、図２に示すように、水平方向に沿って互いに平行に配置された複数本であるＫ本（Ｋは正の整数）の第１信号線としての水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫと、垂直方向に沿って互いに平行に配置された複数本であるＬ本（Ｌは正の整数）の第２信号線としての垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬとを備えている。上記水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫと垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬとの各交点には、静電容量Ｃ１１～ＣＫＬが発生するものとなっている。尚、ＫとＬとは互いに同じか又は異なるかのいずれであってもよいが、本実施の形態では、Ｌ≧Ｋとして説明を行う。また、本実施の形態では、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫと垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬとは互いに垂直に交差しているが、本発明においては、必ずしもこれに限らず、両者が互いに交差していれば足りる。
　タッチパネル２は、スタイラスペン３を把持した手を着くことができる広さを有していることが好ましいが、スマートフォンに使用される大きさであってもよい。
　上記スタイラスペン３は、本実施の形態では、単にタッチパネル２に接触させるための導電体からなるタッチペンにとどまらず、信号が入出力できるペンからなっている。このスタイラスペン３には、後述するように、同期信号検出回路３６が設けられており、タッチパネルコントローラ１０のタイミングジェネレータ１４にて発生された専用同期信号と同期を取るための同期信号が受信入力されるようになっている。
　上記タッチパネルコントローラ１０は、図２に示すように、マルチプレクサ１１とドライバ１２とセンスアンプ１３とタイミングジェネレータ１４とＡＤ変換器１５と容量分布計算部１６とタッチ認識部１７とペン位置検出部１８とを備えている。
　上記ドライバ１２は、タッチパネル２における前述した水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ又は垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬの駆動に対応してドライブラインＤＬ１～ＤＬＫ又はドライブラインＤＬ１～ＤＬＬに電圧を印加するようになっている。
　上記センスアンプ１３は、第１信号線駆動期間における水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫの駆動時において、タッチパネル２の各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに対応する当初電荷の信号と、タッチ時におけるスタイラスペン３とＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬのそれぞれとの間の静電容量に対応するタッチ時電荷である第１ペン電荷信号とに対応する線形和信号を、センスラインＳＬ１～ＳＬＬを通して読み出して、ＡＤ変換器１５に供給する。すなわち、第１信号線駆動期間において、各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに対応する電荷を検出しているときに、スタイラスペン３をタッチパネル２の或る位置に近づけると該位置の静電容量の電荷が変化するので、その変化した静電容量の電荷に基づいて線形和信号として検出することができる。通常、スタイラスペン３をタッチパネル２に近づけると、近づけた位置の各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬは、増加することになる。
　また、センスアンプ１３は、第２信号線駆動期間における垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬの駆動時において、タッチパネル２の各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに対応する当初電荷の信号と、タッチ時におけるスタイラスペン３とＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫのそれぞれとの間の静電容量に対応するタッチ時電荷である第２ペン電荷信号とに対応する線形和信号を、センスラインＳＬ１～ＳＬＫを通して読み出して、ＡＤ変換器１５に供給するようになっている。
　次に、上記マルチプレクサ１１について、図３に基づいて説明する。図３は、タッチパネル２に設けられた水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ、又は垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＫ～ＶＬＬと、ドライバに接続されたドライブラインＤＬ１～ＤＬＫ～ＤＬＬ又はセンスアンプ１３に接続されたセンスラインＳＬ１～ＳＬＫ～ＳＬＬとの接続を切り替えるマルチプレクサの構成を示す回路図である。
　マルチプレクサ１１は、複数の入力と複数の出力との接続を互いに切り替える接続切替回路である。本実施の形態では、図３に示すように、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫをドライバ１２のドライブラインＤＬ１～ＤＬＫに接続し、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＫ～ＶＬＬをセンスアンプ１３のセンスラインＳＬ１～ＳＬＫ～ＳＬＬに接続する第１接続状態と、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫをセンスアンプ１３のセンスラインＳＬ１～ＳＬＫに接続し、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＫ～ＶＬＬをドライバ１２のドライブラインＤＬ１～ＤＬＫ～ＤＬＬに接続する第２接続状態とに切替える。
　上記マルチプレクサ１１においては、図３に示す制御線ＣＬの信号をＬｏｗにすると、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫはドライブラインＤＬ１～ＤＬＫに接続されると共に、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬはセンスラインＳＬ１～ＳＬＬに接続される。一方、制御線ＣＬの信号をＨｉｇｈにすると、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫはセンスラインＳＬ１～ＳＬＫに接続されると共に、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬはドライブラインＤＬ１～ＤＬＬに接続されるようになっている。
　次に、図１に示す上記タイミングジェネレータ１４は、ドライバ１２の動作を規定する信号と、センスアンプ１３の動作を規定する信号と、ＡＤ変換器１５の動作を規定する信号とを生成して、ドライバ１２、センスアンプ１３及びＡＤ変換器１５にそれぞれ供給する。また、タイミングジェネレータ１４は同期信号を生成する。そして、タッチパネルコントローラ１０は、タイミングジェネレータ１４にて生成した同期信号を同期専用信号として用いて水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ及び垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを駆動するようになっている。
　次に、ＡＤ変換器１５は、第１信号線駆動期間において、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬとセンスラインＳＬ１～ＳＬＬとを通して読み出される各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに対応する電荷と、スタイラスペン３とＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷である第１ペン電荷信号とに対応する線形和信号をＡＤ変換して容量分布計算部１６に供給する。
　また、ＡＤ変換器１５は、第２信号線駆動期間において、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫとセンスラインＳＬ１～ＳＬＫとを通して読み出される各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに対応する電荷と、スタイラスペン３とＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷である第２ペン電荷信号とに対応する線形和信号をＡＤ変換して容量分布計算部１６に供給する。
　次に、容量分布計算部１６は、上記第１ペン電荷信号及び第２ペン電荷信号を含む線形和信号と、駆動に基づいた符号系列とに基づいて、タッチパネル２上の静電容量分布、及びスタイラスペン３とＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬのそれぞれとの間の静電容量の分布、並びにスタイラスペン３とＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫのそれぞれとの間の静電容量の分布を計算して、タッチパネル２上の静電容量分布をタッチ認識部１７に供給すると共に、スタイラスペン３とＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬのそれぞれとの間の静電容量の分布、及びスタイラスペン３とＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫのそれぞれとの間の静電容量の分布を位置検出手段であるペン位置検出部１８に供給する。タッチ認識部１７は、容量分布計算部１６から供給された静電容量分布に基づいて、タッチパネル２上のタッチされた位置を認識する。
　上記ペン位置検出部１８は、スタイラスペン３とＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬのそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、スタイラスペン３の水平信号線に沿った位置を検出する。また、ペン位置検出部１８は、スタイラスペン３とＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫのそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、スタイラスペン３の垂直信号線に沿った位置を検出する。
　（タッチペンのタッチ位置の検出動作）
　上記構成のタッチパネルシステム１におけるスタイラスペン３のタッチ位置の検出動作について、以下に経時的に説明する。尚、ここでは、スタイラスペン３を単にタッチペンとして使用する場合の検出動作について説明する。
　まず、第１信号線駆動期間においては、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫをドライバ１２のドライブラインＤＬ１～ＤＬＫに接続し、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬをセンスアンプ１３のセンスラインＳＬ１～ＳＬＬに接続する第１接続状態において、ドライバ１２が、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＫに電圧を印加して水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫを駆動する。
　そして、第１信号線駆動期間においては、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫの駆動により各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに蓄積された電荷と、スタイラスペン３をタッチパネル２に近づけたときの該スタイラスペン３とＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷である第１ペン電荷信号とに基づくＬ個の第１線形和信号がＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬのそれぞれから出力される。
　センスアンプ１３は、第１ペン電荷信号を含む上記Ｌ個の第１線形和信号を、マルチプレクサ１１及びセンスラインＳＬ１～ＳＬＬを介して読み出し、ＡＤ変換器１５に供給する。ＡＤ変換器１５は、第１ペン電荷信号を含む上記Ｌ個の第１線形和信号をＡＤ変換して容量分布計算部１６に出力する。
　次に、上記第１接続状態から、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫと垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬとのドライブ信号とセンス信号とを互いに入れ替えるべく、第２接続状態に切り替える。すなわち、第２接続状態では、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫをセンスアンプ１３のセンスラインＳＬ１～ＳＬＫに接続し、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬをドライバ１２のドライブラインＤＬ１～ＤＬＬに接続する。
　その後、ドライバ１２が、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬに電圧を印加して垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを駆動する。
　そして、第２信号線駆動期間においては、垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬの駆動により各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに蓄積された電荷と、スタイラスペン３とＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷である第２ペン電荷信号とに基づくＫ個の第２線形和信号がＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫのそれぞれから出力される。このとき、センスアンプ１３は、第２ペン電荷信号を含む上記Ｋ個の第２線形和信号を、マルチプレクサ１１及びセンスラインＳＬ１～ＳＬＫを介して読み出し、ＡＤ変換器１５に供給する。ＡＤ変換器１５は、第２ペン電荷信号を含む上記Ｋ個の第２線形和信号をＡＤ変換して容量分布計算部１６に出力する。
　次に、位置検出工程においては、容量分布計算部１６は、第１ペン電荷信号を含む上記第１線形和信号、第２ペン電荷信号を含む上記第２線形和信号、タッチパネル２上の静電容量分布を算出してタッチ認識部１７に供給すると共に、スタイラスペン３の水平信号線に沿った位置、及びスタイラスペン３の垂直信号線に沿った位置を算出してペン位置検出部１８に供給する。
　その後、タッチ認識部１７は、容量分布計算部１６から供給された静電容量分布に基づいて、タッチパネル２上のタッチされた位置を認識する。
　また、ペン位置検出部１８は、容量分布計算部１６により算出されたスタイラスペン３の水平信号線に沿った位置、及びスタイラスペン３の垂直信号線に沿った位置に基づいて、スタイラスペン３のタッチパネル２上の位置を検出する。
　尚、上記の説明において、本実施の形態では、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ及び垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬはいずれも並列に同時に駆動を行っている。つまり、並列駆動を行っている。ただし、必ずしもこれに限らず、タッチパネル２におけるＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫの駆動及びＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬの駆動は、並列駆動又は逐次駆動のいずれであってもよい。並列駆動とは、Ｋ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫの駆動又はＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを並列に同時に駆動することであり、逐次駆動とはＫ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫの駆動又はＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを水平信号線ＨＬ１又は垂直信号線ＶＬ１から順に逐次、駆動することである。速さの点からは、並列駆動が好ましく、本実施の形態では、並列駆動を採用している。
　このように、本実施の形態のタッチパネルシステム１は、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される静電容量を有するタッチパネル２とタッチペンとタッチパネルコントローラ１０とを備えている。タッチパネルコントローラ１０は、第１信号線駆動期間において複数の第１信号線である水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫを駆動して各静電容量に基づく電荷信号を各第２信号線である垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬから出力させ、第２信号線駆動期間において複数の第２信号線である垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを駆動して各静電容量に基づく電荷信号を各第１信号線である水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫから出力させる切り替え駆動を反復して行っているときに、タッチペンをタッチパネル２にタッチさせることにより、タッチペンによる静電容量の電荷の変化に基づいてタッチ位置を検出する。
　上記構成のタッチパネルシステム１におけるタッチペンの座標位置検出方法では、タッチペンがタッチパネル２にタッチされた場合には、第１信号線駆動期間での検出位置と第２信号線駆動期間における検出位置とが同じ位置に表れる。一方、電磁ノイズを受けた人体の手、指等のタッチパネル２へのタッチに起因して生じるファントムノイズによる誤信号は、第１信号線と第２信号線との切り替えにより第１信号線駆動期間に表れたとしても第２信号線駆動期間には同位置には表れない。したがって、第１信号線駆動期間での検出位置と第２信号線駆動期間での検出位置との論理積にて検出位置を判断することによって、タッチペンのタッチ信号とファントムノイズによる誤信号とを区別し、該ファントムノイズによる誤信号を除去することが可能となる。
　尚、ファントムノイズとは、タッチペンを握る手を介してタッチペンのタッチ位置とは異なる位置に静電気に基づく検出信号が発生するノイズであり、タッチペンの正規のタッチ位置とは違うので、ノイズとされるものである。
　（スタイラスペンの構成及び筆圧センサ機能）
　本実施の形態のスタイラスペン３は、定量的な特性値である筆圧レベルを検知するための筆圧センサを有している。このスタイラスペン３の構成について、図４に基づいて説明する。図４は、スタイラスペン３の構成を示す断面図である。
　スタイラスペン３は、図４に示すように、使用者が手で握るために略円筒状に形成された導電性の把持部３０ａを有するユーザが手で握るペン本体３０を有し、ペン本体３０の先端には、タッチ操作時にタッチパネル２に押し当てられるペン先部３１が設けられている。
　上記ペン先部３１は、ペン先カバー３１ａと、ペン先軸３１ｂと、ペン先カバー３１ａを軸方向に進出移動自在に保持する絶縁体３１ｃ・３１ｃと、ペン先軸３１ｂの奥側に設けられた筆圧センサ３１ｄとを有している。
　上記ペン先カバー３１ａは絶縁性材料からなっていると共に、ペン先軸３１ｂは導電性の材料、例えば金属又は導電性合成樹脂材からなっている。
　また、筆圧センサ３１ｄは、例えば、半導体ピエゾ抵抗圧力センサからなっており、図示しないダイヤフラムの表面に半導体ひずみゲージが形成されている。したがって、タッチ操作時にペン先部３１のペン先カバー３１ａをタッチパネル２に押し当てると、ペン先カバー３１ａを介してペン先軸３１ｂが押し込まれて、筆圧センサ３１ｄのダイヤフラムの表面を押圧し、これにより、ダイヤフラムが変形して発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換する。これにより、スタイラスペン３における筆圧を検出できるようになっている。尚、筆圧検出の原理については、必ずしもこれに限らず、他の検出原理を採用することが可能である。
　上記ペン本体３０の内部には、接続スイッチ３２と、制御回路３３と、動作切替スイッチ３４ａ・３４ｂと、センス回路３５と、同期信号検出回路３６と、タイミング調整回路３７と、ドライブ回路３８とが設けられている。尚、接続スイッチ３２は、省略することも可能である。接続スイッチ３２を省略する場合には、制御回路３３の出力はペン先軸３１ｂに接続される。
　上記接続スイッチ３２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）等からなる電子スイッチであり、制御回路３３にてオン・オフ制御される。ここで、接続スイッチ３２がオフの場合、ペン先カバー３１ａはペン本体３０の把持部３０ａと電気的に遮断されている。このとき、ペン先部３１の成分容量は極めて小さいため、ペン先カバー３１ａをタッチパネル２に近接させても、タッチパネルシステム１はスタイラスペン３の近接・当接を認識することはない。
　一方、接続スイッチ３２がオンになると、ペン先カバー３１ａは、ペン先軸３１ｂを介してペン本体３０の把持部３０ａと電気的に接続され、人体は把持部３０ａを介してペン先カバー３１ａと導通する。これにより、人体は比較的大きな静電容量を有するため、スタイラスペン３がタッチパネル２に近接・接触すると、タッチパネル２の前述した各静電容量Ｃ１１～ＣＫＬに蓄積された電荷が変化して、タッチパネルシステム１はスタイラスペン３のタッチ状態を検出することができる。
　また、スタイラスペン３には、例えば、プッシュ式の第１操作スイッチ３９ａと第２操作スイッチ３９ｂとが設けられており、第１操作スイッチ３９ａ及び第２操作スイッチ３９ｂを押下操作することによって、第１操作スイッチ３９ａ及び第２操作スイッチ３９ｂに割り当てられた機能を、制御回路３３を介して実行させる。第１操作スイッチ３９ａに割り当てられた機能としては、例えば消しゴム機能を挙げることができ、この消しゴム機能のオン・オフを第１操作スイッチ３９ａにて行うことが可能である。また、第２操作スイッチ３９ｂに割り当てられた機能としては、例えばマウスの右クリック機能を挙げることができ、このマウスの右クリック機能のオン・オフを第２操作スイッチ３９ｂにて行うことが可能である。
　尚、消しゴム機能及びマウスの右クリック機能は一例であり、消しゴム機能及びマウスの右クリック機能に限らない。また、さらに他の操作スイッチを設けて他の機能を付加することも可能である。
　ところで、スタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ信号、つまり前述した第１ペン電荷信号及び第２ペン電荷信号は、スタイラスペン３の接続スイッチ３２をオンした状態でスタイラスペン３をタッチパネル２にタッチすることによって、前述したように、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫと垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬとの切り替え駆動によってタッチ位置が検出される。
　本実施の形態では、スタイラスペン３におけるペン先部３１の筆圧の検出信号を検出するために、スタイラスペン３のドライブ回路３８による駆動において、その駆動パターンを、第１信号線駆動期間においてはタッチパネルコントローラ１０によるタッチパネル２の水平信号線ＨＬＫ＋１・ＨＬＫ＋２（又はそれ以降）の駆動パターン、つまりドライバ１２のＫ＋１番目・Ｋ＋２番目（又はそれ以降）のドライブラインＤＬＫ＋１・ＤＬＫ＋２（又はそれ以降）の駆動パターンに一致させると共に、第２信号線駆動期間においてはタッチパネルコントローラ１０によるタッチパネル２の垂直信号線ＶＬＬ＋１・ＶＬＬ＋２（又はそれ以降）の駆動パターン、つまりドライバ１２のＬ＋１番目・Ｌ＋２番目（又はそれ以降）のドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２（又はそれ以降）の駆動パターンに一致させるという方法を採用している。ここで、水平信号線ＨＬＫ＋１・ＨＬＫ＋２（又はそれ以降）及び垂直信号線ＶＬＬ＋１・ＶＬＬ＋２（又はそれ以降）自体は、存在しない。尚、図１及び図２においては、上記ドライブラインＤＬＫ＋１又はドライブラインＤＬＬ＋１等のように駆動期間によって駆動パターンは異なっている（Ｋ≠Ｌ）場合もあるが、表記の見易さのためドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２の表記を用いて仮想線にて表示している。また、以降の説明においてもドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２と表記する。
　これにより、タッチパネルコントローラ１０において、ドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２に相当する波形によって、スタイラスペン３での筆圧センサ３１ｄの増減信号を、センスラインＳＬ１～ＳＬＬを介して取得できるものとなっている。すなわち、本実施の形態では、ドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２に相当する波形によって、スタイラスペン３での筆圧センサ３１ｄの増減信号が出力され、そのときにタッチしているタッチパネル２の位置を通る水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ又は垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを介してセンスラインＳＬ１～ＳＬＬにて検出されるようになっている。
　この結果、スタイラスペン３の制御回路３３は、筆圧センサ３１ｄの出力に基づいて、筆圧情報を生成し、制御回路３３からの送信指示に応じてタッチパネルコントローラ１０にドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２に相当する波形によって、筆圧情報が出力されるようになっている。尚、具体的な、筆圧センサ３１ｄの出力方法については後述する。
　（タッチパネルコントローラとスタイラスペンとの同期の基本動作）
　ところで、本実施の形態のスタイラスペン３は、無線にてタッチパネルコントローラ１０と信号の送受信を行っている。したがって、タッチパネルコントローラ１０におけるドライブラインＤＬ１～ＤＬＬの駆動のタイミングに合うようにドライブラインＤＬＬ＋１又はドライブラインＤＬＬ＋２を駆動するのと同じパターンでペン先部３１を駆動する。そこで、スタイラスペン３では、ドライブ回路３８を設けてタッチパネルコントローラ１０のドライバ１２と同様に駆動を行うようにしている。
　一方、タッチパネルコントローラ１０におけるドライブラインＤＬ１～ＤＬＬの駆動は、タイミングジェネレータ１４にて生成される駆動タイミングに基づいている。このため、スタイラスペン３においても、タッチパネルコントローラ１０が駆動するタイミングに同期をとって動作させなければならない。そこで、本実施の形態のスタイラスペン３では、センス回路３５、同期信号検出回路３６及びタイミング調整回路３７を設けることにより、スタイラスペン３にてタッチパネルコントローラ１０が駆動する専用同期信号を検出して、該タッチパネルコントローラ１０の専用同期信号のタイミングとスタイラスペン３においてタイミング調整回路３７にて発生するペン同期信号のタイミングとを一致させるようにしている。
　ここで、タッチパネルシステム１におけるスタイラスペン３の同期の取り方の基本原理について、図５に基づいて説明する。図５は、同期の取り方の基本原理を示すタイミングチャートである。
　スタイラスペン３は、センス回路３５及び同期信号検出回路３６にて、タッチパネルコントローラ１０のタイミングジェネレータ１４にて発生した専用同期信号を検出する。ここでは、簡単のために、専用同期信号は、単一パルスであるとする。
　図６に示すように、単一パルスからなる専用同期信号であるタッチパネル同期信号Ｓ０が一定の周期で発生しているとする。
　これに対して、スタイラスペン３では、センス回路３５にて、複数の同期信号候補Ｓ１～Ｓｐ（ｐは２以上の整数）を発生させる。尚、図５に示す同期信号候補Ｓｐは、同期信号候補Ｓ１が１周期程度遅れた信号を表している。スタイラスペン３は、タッチパネルコントローラ１０のタイミングジェネレータ１４から送信される専用同期信号と一致度が高い同期信号を、同期信号候補Ｓ１～Ｓｐの中から選択し、タッチパネルコントローラ１０との通信の同期信号として採用する。図５に示す例では、タッチパネル同期信号Ｓ０と一致度が高い同期信号候補Ｓ４又はＳ５をスタイラスペン３のペン同期信号として採用する。
　スタイラスペン３は、同期が取れるまで、検出モードになり、ドライブ回路３８の駆動は行われない。
　このような原理により、スタイラスペン３は、タッチパネルコントローラ１０における専用同期信号と同期を取ることができる。
　（本実施の形態のタッチパネルコントローラとスタイラスペンとの同期動作）
　ところで、実際の同期の取り方において、タッチパネルコントローラ１０からの専用同期信号の受信においては、ノイズが存在するので、容易ではない。具体的には、専用同期信号に低周波成分が重畳されるので、正しい専用同期信号のパルスの振幅を把握するのが困難となり、その結果、専用同期信号のパルスの取り逃がしが発生するという問題を有している。
　このような問題の解消方法の一例について、図６（ａ）（ｂ）～図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。図６（ａ）はタッチパネルコントローラにおけるドライバのドライブライン及びセンスアンプのセンスラインにおけるタッチパネル及びスタイラスペンへの出力関係を示す図であり、図６（ｂ）は同期波形とタッチ検出用波形とを示す波形図である。図７（ａ）はタッチパネルコントローラからスタイラスペンに送信される同期波形及びタッチ検出用波形等の駆動波形と低周波ノイズとを示す波形図であり、図７（ｂ）は駆動波形と低周波ノイズとが重畳された状態を示す波形図であり、図７（ｃ）はリセットタイミングによりリセットした状態を示す波形図である。図８は、上記スタイラスペンにおける同期信号検出回路に設けられたリセット回路の構成を示す図である。図９（ａ）はタッチパネルコントローラから送信される同期波形の一例を示す波形図であり、図９（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形を示す波形図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）においてリセットタイミングＲ１にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図であり、図９（ｄ）は図９（ｂ）においてリセットタイミングＲ２にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図である。図１０（ａ）はマンチェスタ符号化しない場合のＭ系列符号「１１１００１０」を用いた同期波形を示す波形図であり、図１０（ｂ）はマンチェスタ符号化したＭ系列符号「１１１００１０」を用いた同期波形を示す波形図である。図１１（ａ）はタッチパネルコントローラから送信されるＨｉｇｈ期間の長い同期波形の一例を示す波形図であり、図１１（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形のリセットタイミングＲ３を示す波形図であり、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）においてリセットタイミングＲ３にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図である。図１２（ａ）はタッチパネルシステムにおけるタッチパネルコントローラからスタイラスペンに送信されるマンチェスタ符号化された周期性を有する疑似不規則化系列の同期波形を示す図であり、図１２（ｂ）は同期波形とタッチ検出用波形とを示す波形図である。
　本実施の形態のタッチパネルシステム１では、図６（ａ）に示すように、タッチパネルコントローラ１０の専用同期信号は、タッチパネルコントローラ１０のタイミングジェネレータ１４にて作成され、ドライバ１２によりドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを用いて送信される。そして、タッチパネルコントローラ１０の駆動タイミングである専用同期信号をスタイラスペン３に通知する仕組みとして、図６（ｂ）に示すように、通常のタッチ検出用の波形とは別に同期を表す波形にてドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを駆動するようにしている。具体的には、各ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬにおいては、同期波形を発生した後にタッチ検出用の波形を発生させている。尚、ここでは、説明を分かり易くするため、逐次駆動にて、タッチ検出用の波形を発生させている。また、同期波形の発生において、複数の連続したパルスで表記しているのは、逐次駆動の波形との見た目の区別をし易くするためであり、実際には本実施の形態にて提案しているＭ系列符号等をマンチェスタ符号化した波形である方が同期波形として検出し易くなる。
　ところで、スタイラスペン３にて受信される信号波形には各種のノイズ、特に低周波のノイズが混入している。図７（ａ）においては、太直線で示すものが、タッチパネルコントローラ１０が駆動した複数の密集したパルスからなる専用同期波形であり、ｓｉｎカーブで示されるものをノイズとして仮定する。
　スタイラスペン３にて受信される信号波形は、図７（ｂ）に示すように、上記タッチパネルコントローラ１０からの同期波形と低周波のノイズとが重畳されたものとなる。この結果、スタイラスペン３にて受信される信号波形は、取り出したいタッチパネルコントローラ１０からの同期波形の振幅よりも低周波のノイズの振幅の方が大きくなる。このため、受信信号波形の最小電位から最大電位までを扱うようにすると、同期波形信号の振幅はノイズに比べて相対的に微小な振幅の信号となるため、同期波形信号の取り出しが困難となる。
　そこで、図７（ｂ）に示す同期波形と低周波のノイズとが重畳された波形から同期波形を見出す方法として、例えば、低周波カットフィルタにて低周波のノイズを除く方法と、同期波形と低周波のノイズとが重畳された波形に対しての基準電位を定めるリセット動作を行い、その基準電位からの電位差により内部波形の振幅を求める方法とがある。しかしながら、低周波カットフィルタは高価である。
　このため、本実施の形態では、同期波形の受信側であるスタイラスペン３は、受信した入力波形に対しての基準電位を定めるリセット動作を行い、その基準電位からの電位差により内部波形の振幅を求める方法を採用している。ただし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、低周波カットフィルタを用いて、低周波成分からなるノイズを除去することも可能である。
　本実施の形態では、受信した入力波形に対しての基準電位を定めるリセット動作を行うために、スタイラスペン３の同期信号検出回路３６は、図８に示すリセット回路３６ａを備えている。このリセット回路３６ａでは、図７（ｂ）に示すタッチパネルコントローラ１０からの同期波形と低周波のノイズとが重畳された重畳信号波形に対してリセットを行う。このリセットを行うことにより、図７（ｃ）に示すように、リセットタイミングにおいて重畳信号波形が基準電位に戻される。つまり、基準電位を入力信号と同じ電位にする。そして、入力された重畳信号波形の電位が基準電位よりも高ければ正の電位を出力する一方、入力された重畳信号波形の電位が基準電位よりも低ければ負の電位を出力する。これにより、低周波成分を除去し、信号の振幅を一定の範囲に収めることが可能となる。
　ところで、タッチパネルコントローラ１０からの同期波形を等間隔の複数パルス列にて表現すると、受信した入力波形に対して基準電位を定めるリセット動作を行う場合には、受信側のスタイラスペン３の基準電位を定めるリセットタイミングと同期波形のパルスとが重なってしまった場合に、パルスを取り逃し、タッチパネルコントローラ１０の駆動タイミングである専用同期信号の判別が困難になるという問題を有している。
　例えば、タッチパネルコントローラ１０から、図９（ａ）に示す同期波形が送信されている場合、受信側のスタイラスペン３での入力波形は、図９（ｂ）の波形にて示される。このとき、図９（ｂ）の波形において、リセットタイミングＲ１にて基準電位を定めたときの内部波形は、図９（ｃ）にて示される。しかしながら、図９（ｂ）の波形において、第２番目のパルスにリセットタイミングＲ２が設定されたときには、基準電位を定めたときの内部波形は、図９（ｄ）に示すようになる。この結果、第２番目のパルスは正の立ち上がりが無くなるので、第２番目のパルスを取り逃すことになる。すなわち、タッチパネルコントローラ１０の駆動タイミングである専用同期信号の判別が困難になる。
　そこで、本実施の形態では、タッチパネルコントローラ１０にて送信する同期波形として、周期性を有する疑似不規則化系列にてなる一定パターン同期信号を用いている。具体的には、Ｍ系列(Ｍ-sequence)符号又はゴールド（Gold）系列符号を用いている。
　ここで、疑似不規則化系列とは、人工的に作られた不規則信号である疑似不規則信号(pseudorandom signal)に用いられる符号系列をいう。すなわち、自然界に存在する真に不規則な信号は通常、不規則信号(random signal)とよばれるが、これに対して、人工的に作られた不規則信号を、疑似不規則信号(pseudorandom signal)という。人工的に作るわけであるから、ある規則が必要であるが、作られた信号の統計的性質は真の不規則信号のそれにできるだけ近いものとなるように種々の工夫がなされている。通常の場合、作られた信号の自己相関関数が白色雑音の自己相関関数δ(t)にできるだけ近くなるように工夫される。疑似不規則信号は疑似不規則な系列（数字の列）を電圧等の物理量に対応させて作られる。疑似不規則系列(pseudorandom sequence)には、有限長の系列と周期的系列があるが、発生のし易さ、利用のし易さの点から、周期系列が多く用いられている。そして、周期系列の代表として、Ｍ系列(Ｍ-sequence)及びゴールド（Gold）系列がある。
　Ｍ系列信号及びゴールド（Gold）系列符号の自己相関は非常に鋭いピークを示し，自分以外との相関値は極めて低いという性質を有している。このＭ系列及びゴールド（Gold）系列は０と１との２進数からなり、２値系列が連なった周期性を有する系列である。
　このＭ系列符号又はゴールド（Gold）系列符号を、タッチパネルコントローラ１０にて送信する同期波形として用いることにより、リセットタイミングが１つのパルスと重なった場合においても、このＭ系列符号と一致するものを正しい同期タイミングと判断すればよいので、同期判定の信頼性が高まる。
　例えば、図１０（ａ）に示すように、Ｍ系列符号「１１１００１０」を用いる場合に、「０」を同期波形のＬｏｗに対応させ、「１」を同期波形のＨｉｇｈに対応させることにより、図１０（ａ）に示す同期波形を得ることができる。
　ところで、上述のように、タッチパネルコントローラ１０にて送信する同期波形としてＭ系列符号を用いると共に、スタイラスペン３のセンス回路３５及び同期信号検出回路３６において、同じＭ系列符号にて一致判断することにより、パルスの取り逃しに対する耐性が高まる。しかし、系列を長くするとＨｉｇｈ又はＬｏｗの連続数が大きくなるパターンが含まれるため、この部分で基準電位を定めるリセットタイミングとなってしまうと不要な電位変動が発生し波形の判断が困難となる。
　例えば、タッチパネルコントローラ１０にて送信する同期波形に、図１１（ａ）に示すように、長い期間Ｈｉｇｈとなるパルスが存在し、図１１（ｂ）に示すスタイラスペン３の受信入力波形において、リセットタイミングＲ３にて基準電位を定めたときの内部波形は、図１１（ｃ）に示すものとなり、検出が困難となる。
　そこで、本実施の形態では、Ｍ系列等の自己相関特性がよい符号に対して、マンチェスタ符号化した波形を用いて、タッチパネルコントローラ１０の同期波形としての駆動を行う。ここで、マンチェスタ符号化した波形とは、図１０（ｂ）に示すように、「０」を同期波形のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに対応させ、「１」を同期波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈに対応させることをいう。尚、この逆でもよい。これにより、図１０（ｂ）に示すように、Ｍ系列符号「１１１００１０」を用いる場合に、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの期間が長い場合が発生するのを防止することができる。
　このように、リセット動作を考慮すると、マンチェスタ符号化したＭ系列符号又はゴールド系列符号を用いることが好ましい。
　本実施の形態では、図１２（ａ）に示すように、上述した例えば７ｂｉｔのＭ系列符号「１１１００１０」をマンチェスタ符号化したものを用いて、図１２（ａ）に示すように、パルスを対応させる。そして、図１２（ｂ）に示すように、タッチパネルコントローラ１０の同期波形として用いる。
　これにより、長期の連続したＨｉｇｈ又はＬｏｗの期間が同期波形に現れない状態となり、自己相関特性により検出し易い同期パターンを使用することができる。また、同期波形中には最大でも１ｂｉｔを表現する時間しかＨｉｇｈ又はＬｏｗが継続しないため、受信側のスタイラスペン３にて基準電位を定めるリセットタイミングを調整することも可能となる。
　例えば、１ｂｉｔを表現する時間以上電位が高い状態が継続した場合には、ノイズの影響とみなし、その時点での電位を以降の基準電位とする。また、電位が高い状態から基準電位に近づいた場合には、その時点での電位を以降の基準電位とする。これにより、ノイズ等によって電位が大きく低下した場合でも、追従することが可能となる。
　（タッチパネルシステム及びスタイラスペンの同期とタッチ位置検出との連続動作）
　上記構成のタッチパネルシステム１及びスタイラスペン３の同期とタッチ位置検出との連続動作について、図１３及び図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。図１３は、タッチパネルコントローラ１０の駆動動作とスタイラスペン３の駆動動作との対応関係を示す動作イメージ図である。図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１３に示す同期信号検出期間、休止期間及び通常の駆動期間の具体的駆動動作を示す図である。
　図１３に示すように、スタイラスペン３の駆動動作は、動作切替スイッチ３４ａをオンにし、かつ動作切替スイッチ３４ｂをオフにしてセンス回路３５及び同期信号検出回路３６によりタッチパネルコントローラ１０からの同期信号を検出するための同期信号検出期間と、準備期間と、動作切替スイッチ３４ａをオフにし、かつ動作切替スイッチ３４ｂをオンにしてドライブ回路３８によりペン先部３１を駆動する駆動モード期間との３期間の繰り返しによって構成されている。
　上記同期信号検出期間は、同期波形を表すビットパターンを検出するための待ち期間であり、ペン先部３１のドライブを切り、ペン先信号波形から同期信号パターンを検出する期間である。具体的には、同期信号検出期間では、図１４（ａ）に示すように、ドライバ１２のドライブラインＤＬ１～ＤＬＬをそれぞれ同じ波形でドライブする。波形のパターンは例えばＭ系列のような自己相関特性があるパターンが含まれているものを使用する。
　図１３に示す準備期間は、同期信号パターン検出後の付加情報とスタイラスペン３自身の状態を基にドライブする符号を選択し、タッチパネルコントローラ１０とタイミングを合わせてペン先を駆動し始めるための準備期間であり、ドライブ開始のタイミングをとる付加情報を解釈する期間である。
　また、駆動モード期間は、ドライブ回路３８によりペン先部３１を駆動する期間であり、タッチパネルコントローラ１０の駆動タイミングに合うよう、駆動波形のエッジを微調整しながら、選択した符号でペン先部３１を駆動する期間である。このときには、タッチパネルコントローラ１０の駆動タイミングに合わせてスタイラスペン３のドライブ回路３８が駆動される。
　一方、タッチパネルコントローラ１０の駆動動作は、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを同じ波形で駆動する期間と、休止期間と、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＫとセンスラインＳＬ１～ＳＬＫ～ＳＬＬとを切り替え駆動する期間との３期間の繰り返しにて構成されている。
　ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを同じ波形で駆動する期間は、スタイラスペン３が同期を取るための同期波形＋付加情報の駆動期間である。具体的には、前記図１４（ｂ）に示すように、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを同じ波形で駆動する。
　上記休止期間は、スタイラスペン３が同期検出を終える期間、及び駆動準備をするための期間である。具体的には、図１４（ｂ）に示すように、スタイラスペン３が同期波形を検出して通常の駆動を行う準備期間を設けるための待ち時間である。このため、駆動波形に意味はなく完全に任意である。したがって、駆動しなくてもよい。尚、スタイラスペン３側の準備期間が不要の場合にはこの区間は不要である。
　次に、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＫ～ＤＬＬとセンスラインＳＬ１～ＳＬＫ～ＳＬＬとを切り替え駆動する期間は、タッチパネル２の一面分のデータを得るための位置検出のための通常駆動期間である。具体的には、この通常駆動期間では、図１４（ｃ）に示すように、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＫ～ＤＬＬをスタイラスペン３のタッチ位置検出に必要な波形にてドライブ及びセンスを繰り返す。駆動方法としては、逐次駆動や並列駆動にて行われる。尚、図１４（ｃ）においては、駆動パターンの順序が視覚的に分かり易いように逐次駆動で表現している。
　スタイラスペン３は、同期波形が検出できた場合に、タッチパネル２の外側に相当するドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２と同じ波形でペン先部３１を駆動する。尚、図１４（ｃ）において、背景に色がついているのはセンス期間、つまり、タッチ位置検出のための静電容量の電荷信号を検出している期間を示す。
　（筆圧レベル等の定量的な特性値を出力するスタイラスペンの出力動作）
　本実施の形態のスタイラスペン３における筆圧レベル等の定量的な特性値を出力する機構について、前記図１、図１５、図１６に基づいて説明する。図１５は、タッチパネルコントローラにおけるドライバの駆動パターンとスタイラスペンにおけるドライブ回路の駆動パターンとの関係を示す図である。図１６は、スタイラスペンで得られる筆圧値と、その筆圧のスタイラスペン内部及びタッチパネルコントローラ内部で表現されている筆圧値を示す図である。
　前述したように、本実施の形態のスタイラスペン３は筆圧センサ３１ｄを備えており、筆圧レベル等の定量的な特性値を出力する電子ペンからなっている。このため、スタイラスペン３にて検知した定量的な特性値をタッチパネルコントローラ１０側に送るためには、情報種類が多いので、多様な識別信号を用いなければ送ることができない。その結果、信号量が多くなり、送信に時間がかかり、かつ受信側の信号の識別も複雑になるという問題を有している。
　そこで、本実施の形態では、図１及び図１５に示すように、スタイラスペン３は、定量的な特性値を出力する電子ペンからなっており、このスタイラスペン３は、Ｌ＋１本目の駆動信号線としてのドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形にてスタイラスペン３における定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したことを出力する。一方、Ｌ＋２本目の駆動信号線としてのドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形にて該スタイラスペン３における定量的な特性値が前回の出力時に更新して保持しておいた特性値よりも減少したことを出力する。さらに、次回の増減を判断するために、今回の増減の出力の結果を内部で保持している特性値に反映させる。また、タッチパネルコントローラ１０は、定量的な特性値の初期値と、Ｌ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形又はＬ＋２本目のドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する換算出力部１９を備えている。
　具体的には、図１５に示すように、スタイラスペン３が筆圧センサ３１ｄにて筆圧を検出したときに、筆圧センサ３１ｄの筆圧値が前回出力したときの値よりも増加している場合には、タッチパネルコントローラ１０のドライバ１２がドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを駆動する際、スタイラスペン３はドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形でペン先部３１を駆動する。或いは、スタイラスペン３が筆圧センサ３１ｄにて筆圧を検出したときに、筆圧センサ３１ｄの筆圧値が前回出力したときの値よりも減少している場合には、タッチパネルコントローラ１０のドライバ１２がドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを駆動する際、スタイラスペン３はドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形でペン先部３１を駆動する。
　これにより、ドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２に相当する波形によって、スタイラスペン３での筆圧センサ３１ｄの増減信号が出力され、そのときにタッチしているタッチパネル２の位置を通る水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ又は垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを介してセンスラインＳＬ１～ＳＬＬにて検出されるようになっている。
　尚、スタイラスペン３から未だ筆圧値を送信していない場合には、前回出力したときの値つまり内部で保持している特性値は、「０」とする。例えば、タッチ開始のときは、前回送信したときの値つまり内部で保持している特性値は「０」である。
　また、スタイラスペン３から筆圧センサ３１ｄの筆圧増減信号を送る間隔は、ドライバ１２がドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを１回駆動する駆動期間に１回である。尚、図１５においては、分かり易いように逐次駆動による駆動を示しているが、並列駆動による駆動でもよい。
　すなわち、本実施の形態では、スタイラスペン３は、定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したか又は減少したかの２種類の情報しか送信しない。しかし、この２種類の情報により、タッチパネルコントローラ１０側では、筆圧センサ３１ｄの筆圧値が増加したのか又は減少したかを把握することができる。
　そして、図１に示すように、タッチパネルコントローラ１０には換算出力部１９を設けておき、この換算出力部１９の和算部１９ａにて、定量的な特性値の初期値と、Ｌ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形又はＬ＋２本目のドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力するようにしている。尚、Ｌ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形の出力をカウントするときには、正の単位回数当りの増減量を用いる一方、Ｌ＋２本目のドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形での出力をカウントするときには、負の単位回数当りの増減量を用いる。
　これにより、情報種類が多い定量的な特性値を出力する場合であっても、増加したか減少したかの２種の信号だけであるので、信号量も少なく、送信も短時間で行うことができる。例えば、特性値を１０ビットで得ている場合、増加又は減少の１ビット情報に比べて１０倍の回数、何らかの形で送信するので時間がかかってしまう。また、受信側のタッチパネルコントローラ１０の換算出力部１９での信号の処理も、定量的な特性値の初期値に対しての増減の累積値を求めるだけであるので、簡単である。
　この結果、例えば、図１６に示す筆圧値を得ることができる。この図１６に示す筆圧値データでは、初期値を「０」から始めている。ここで、筆圧値は０～１．０の範囲の値を取るとして、実際のスタイラスペン３のペン先部３１にて得られた筆圧値は図１６において曲線で示されたものとする。
　この曲線に対して、スタイラスペン３では内部処理として、筆圧を０．２刻みの値で表現する。この内部処理は、スタイラスペン３の制御回路３３が行う。制御回路３３では、内部筆圧値を増加する又は減少するかのいずれとすれば曲線の筆圧値に近づくのかを判断し、この判断に基づいて内部筆圧値を更新すると共に、増加又は減少をペン先部３１の駆動波形として表す。
　この増減情報を受け取ったタッチパネルコントローラ１０側では、換算出力部１９にて初期値「０」を基準に、出力回数×単位回数当りの増減量「０．２」との和により、スタイラスペン３の内部筆圧値と同じ筆圧値変化を再現することができる。
　したがって、情報種類が多い筆圧データ等の定量的な特性値を出力するスタイラスペン３を用いる場合に、該情報を短時間で簡単に送信し得るタッチパネルシステム１を提供することができる。
　このように、本実施の形態のタッチパネルシステム１では、タッチパネルコントローラ１０の同期信号送信部としてのドライバ１２は、第１信号線駆動期間の直前と第２信号線駆動期間の直前とのそれぞれの同期信号送信期間にスタイラスペン３に同期信号を送信するので、第１信号線及び第２信号線への駆動用の駆動信号を用いて同期信号を作成することが可能である。このため、同期信号を作成するための別途回路を設けることがないので、部品点数の削減を図ることができる。尚、通常のタッチ検出用の駆動パターンについて、並列駆動の場合にはＭ系列を用いる場合があり、同期信号もＭ系列を用いる場合には別途回路は不要となる。しかしながら、逐次駆動の場合には同期信号は改めて生成する必要があるので該当しない。また、並列駆動であっても直行性を持つものとしてアダマール行列を用いた駆動である場合にも、同期信号のＭ系列とは異なるので該当しない。
　ここで、タッチパネルコントローラ１０からスタイラスペン３へ無線で同期信号を送る場合に、低周波信号がノイズとして重畳されるので、単一のパルスではノイズとの分離が適切に行われないときには、同期信号を取り逃がすことがある。一方、同一ピッチの変化のない複数のパルスでは、どの部分が同期信号に該当するかが不明確である。
　そこで、本実施の形態では、タッチパネルコントローラ１０のドライバ１２は、同期信号送信期間に、Ｍ系列符号又はゴールド系列符号等の周期性を有する疑似不規則化系列にてなる波形の同期信号をスタイラスペン３に送信すると共に、スタイラスペン３は、上記同期信号を検出する同期信号検出部としてのセンス回路３５及び同期信号検出回路３６を備えている。
　このため、同期信号は、周期性を有する疑似不規則化系列にてなる波形にて送信されるので、自己相関特性がよい。このため、同期信号であるか否かの識別の精度が高くなり、同期信号の取り逃がしを減少させることができる。
　したがって、同期信号の検出を適格に行うことができるタッチパネルシステム１を提供することができる。
　ところで、例えば、低周波成分が重畳された同期信号を受信したときに、周期的にリセット動作を行って受信した入力波形を基準電位に戻すことにより同期信号の振幅を検出する場合には、パルスのＨｉｇｈ期間又はＬｏｗ期間が長いときにリセット動作が行われると、不要な電位変動を行われ、波形の判断が行い難くなる。
　そこで、本実施の形態では、疑似不規則化系列にてなる波形の同期信号は、マンチェスタ符号化されている。すなわち、マンチェスタ符号化処理では、疑似不規則化系列の「０」を同期波形のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに対応させ、「１」を同期波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈに対応させる処理を行う。尚、この逆でもよい。これにより、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの期間が長くなるのを防止することができる。
　また、本実施の形態のタッチパネルシステム１では、タッチパネルコントローラ１０の同期信号送信部としてのドライバ１２は、前記複数の第１信号線としての水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ又は複数の第２信号線としての垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを駆動するための駆動信号を供給する駆動部としてのドライバ１２を兼ねており、該ドライバ１２は、上記複数の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ又は複数の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを駆動するための駆動信号を、周期性を有するマンチェスタ符号化された疑似不規則化系列にてなる波形に変えて同期信号を送信する。
　これにより、同期信号送信部は駆動部を兼ねたドライバ１２にてなっているので、水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ及び垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬへの駆動用のドライブラインＤＬ１～ＤＬＬの駆動信号の波形パターンを変えるだけで同期信号を作成することが可能である。このため、同期信号を作成するための別途回路を設けることがないので、部品点数の削減を確実に図ることができる。尚、この効果は、前述したように、並列駆動の場合において、同期信号もＭ系列を用いる場合に限る。
　また、本実施の形態のタッチパネルシステム１では、タッチペンとしてのスタイラスペン３と、Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の第１信号線としての水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫとＬ本の（ＬはＬ≧Ｋを満たす整数）の第２信号線としての垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬとの交点に静電容量がそれぞれ形成されるタッチパネル２と、タッチパネルコントローラ１０とを備えている。タッチパネルコントローラ１０は、駆動部としてのドライバ１２から上記Ｋ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ又はＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬを駆動する駆動信号をＬ本の駆動信号線としてのドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを介して出力し、スタイラスペン３をタッチパネル２にタッチさせることにより該スタイラスペン３による静電容量に蓄積される電荷の変化に基づいて、検出部としてのセンスアンプ１３にて上記Ｋ本の水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ又はＬ本の垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬからの検出信号をＬ本の検出信号線としてのセンスラインＳＬ１～ＳＬＬを介して入力する。
　そして、スタイラスペン３は、定量的な特性値を出力する電子ペンからなっており、このスタイラスペン３は、Ｌ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形にて該スタイラスペン３における定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したことを出力する一方、Ｌ＋２本目のドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形にて該スタイラスペン３における定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも減少したことを出力する。また、タッチパネルコントローラ１０は、上記定量的な特性値の初期値と、上記Ｌ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形又はＬ＋２本目のドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する換算出力部１９を備えている。
　これにより、情報種類が多い定量的な特性値を出力する場合であっても、増加したか減少したかの２種の信号だけであるので、信号量も少なく、送信も短時間で行うことができ、かつ受信側の信号の処理も、定量的な特性値の初期値に対しての増減の累積値を求めるだけであるので、簡単である。
　したがって、情報種類が多い定量的な特性値を出力するスタイラスペン３を用いる場合に、該情報を短時間で簡単に送信し得るタッチパネルシステム１を提供することができる。
　また、本実施の形態のタッチパネルシステム１では、電子ペンとしてのスタイラスペン３は、筆圧センサ３１ｄを備えている。これにより、スタイラスペン３をタッチパネル２にタッチしたときに、定量的な特性値である筆圧レベルを検出することが可能となる。
　尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、定量的な特性値の一例として、筆圧センサ３１ｄでの筆圧レベルを採用したが、特にこれに限定するものではない。
　例えば、定量的な特性値の一例として、スタイラスペン３にて例えば色付文字を表示する場合に、定量的な特性値としての階調レベルを採用することも可能である。
　　〔実施の形態２〕
　本発明の他の実施の形態について図１７～図２０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　本実施の形態のタッチパネルシステム１は、タッチパネルコントローラ１０の換算出力部１９は、単位回数当たりの増減量を変化させることができるようになっている点が異なっている。
　本実施の形態のタッチパネルシステム１の構成について、図１７に基づいて説明する。図１７は本実施の形態のタッチパネルシステム１の構成を示すブロック図である。
　本実施の形態のタッチパネルシステム１は、図１７に示すように、換算出力部１９には、単位回数当たりの増減量を変化させる単位増減量変化部１９ｂが設けられている。
　例えば、スタイラスペン３での定量的な特性値が短時間で生じる場合には、単位回数当りの増減量を多くしておかなければ、スタイラスペン３での実際の定量的な特性値との間に差異が生じる。
　そこで、本実施の形態では、換算出力部１９に単位増減量変化部１９ｂを設けて、この単位増減量変化部１９ｂにて単位回数当たりの増減量を変化させるようにしている。これにより、スタイラスペン３での実際の定量的な特性値との間に差異が生じるのを抑制することができる。
　ここで、換算出力部１９にて検出できるのは、一定時間にＬ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形又はＬ＋２本目のドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形での出力回数が何回あったかのみである。したがって、単位増減量変化部１９ｂにて単位回数当たりの増減量を変化するか否かの判断をどのようにして行うかが問題である。
　そこで、本実施の形態では、図１７に示すように、単位増減量変化部１９ｂに連続増減時変化部１９ｃを設けて、この連続増減時変化部１９ｃにて、Ｌ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形又はＬ＋２本目のドライブラインＤＬＬ＋２に相当する波形での出力回数がそれぞれ連続してＰ回（Ｐは２以上の整数）続いたときに、単位回数当たりの増減量を以前よりも大きく又は小さくするようにしている。
　すなわち、例えば、Ｌ＋１本目のドライブラインＤＬＬ＋１に相当する波形での出力回数が連続してＰ回（Ｐは２以上の整数）続いたときには、急激な変化が発生していると判断して、単位回数当たりの増減量を例えば２倍にする。また、さらに増加が続いたときには、単位回数当たりの増減量をさらに増加する。
　具体的には、例えば、図１８に示すように、スタイラスペン３の内部筆圧値を、単位回数当たりの増減量を０．１刻みで表現しようとすると同じ筆圧変化でも変化の速度に十分に追いつくことができないような場合もある。
　そこで、本実施の形態では、図１９に示すように、筆圧値の増加又は減少が２回続いた場合には、単位回数当たりの増減量を０．１から０．２に増加する。そして、筆圧値の増加又は減少がさらに１回続く場合には、単位回数当たりの増減量をさらに０．３に増加する。
　一方、増加又は減少が続かなくなったときには、単位回数当たりの増減量を減少させる。さらに、増加又は減少を継続して繰り返すようであればさらに単位回数当たりの増減量を減少させる。このように、例えば、増加又は減少が２回続けば、次回の単位回数当たりの増減量を増加し、そうでない場合には次回の単位回数当たりの増減量を減少させる。
　ここで、単位回数当たりの増減量は、０．１刻みで増減させる。ただし、単位回数当たりの増減量の増減幅は、０．１以上０．３以下とする。
　尚、本実施の形態では、タッチパネルコントローラ１０に単位増減量変化部１９ｂを設けて、筆圧値を再現していたが、スタイラスペン３側に、単位増減量変化部１９ｂ及び連続増減時変化部１９ｃを設けて、タッチパネルコントローラ１０側に送信することも可能である。これにより、タッチパネルコントローラ１０の換算出力部１９では、筆圧値の増加又は減少さえ分かれば、筆圧値の増加又は減少が何回続いたかによって、単位回数当たりの増減量をスタイラスペン３の内部の変化幅と同じ状態にすることができ、この変化幅と増減情報により、スタイラスペン３の内部筆圧値と同じ筆圧の再現が可能である。
　また、スタイラスペン３の内部筆圧値を出力する場合に、例えば、図１８に示すように、スタイラスペン３の内部筆圧値を、単位回数当たりの増減量を０．１刻みで表現しようとすると同じ筆圧変化でも変化の速度に十分に追いつくことができないときに次の処理を行うことができる。
　すなわち、図２０に示すように、単位回数当たりの増減量の増減幅０．１刻みを維持しながら、判断の間隔を１／２にする。これにより、判断の間隔が短ければ相対的に筆圧の変化速度が小さくなるため、内部筆圧値の表現が遅れることはない。
　　〔実施の形態３〕
　本発明の他の実施の形態について図２１～図２６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　（本実施の形態のタッチパネルコントローラとスタイラスペンとの同期動作）
　本実施の形態では、スタイラスペン３での同期の取り方において、さらに、専用同期信号のパルスの取り逃がしの発生を防止し得る方法について、図２１（ａ）（ｂ）～図２５（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。図２１（ａ）は本実施の形態におけるタッチパネルシステムを示すものであって、スタイラスペンにて受信された同期信号の入力波形を示す波形図であり、図２１（ｂ）はリセットタイミングＲ１～Ｒ６にて基準電位を定めたときの内部波形を示す波形図である。図２２（ａ）はタッチパネルコントローラから送信される同期波形の一例を示す波形図であり、図２２（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形のリセットタイミングＲ７・Ｒ７・Ｒ８を示す波形図であり、図２２（ｃ）は図２２（ｂ）に示すリセットタイミングＲ７・Ｒ７・Ｒ８にて基準電位を定めたときの同期波形を示す波形図である。図２３は、同期波形が出力される直前に固定期間を設けたタッチパネルコントローラの出力波形を示すタイミングチャートである。図２４（ａ）はタッチパネルコントローラから送信される同期波形の一例を示す波形図であり、図２４（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形のリセットタイミングＲ１１・Ｒ１２・Ｒ１３を示す波形図であり、図２４（ｃ）は図２４（ｂ）に示すリセットタイミングＲ１１・Ｒ１２・Ｒ１３にて基準電位を定めたときの同期波形を示す波形図である。図２５（ａ）はタッチパネルコントローラにおけるドライバのドライブラインＤＬ１～ＤＬＬによって送信される同期波形の送信方法を示す図であり、図２５（ｂ）は受信であるスタイラスペンでの入力波形を示す波形図であり、図２５（ｃ）は図２５（ｂ）に示す固定期間にて最初にリセットして基準電位を定めたときの同期波形を示す波形図である。
　スタイラスペン３において、例えば、図２１（ａ）に示す入力波形が得られた場合に、基準電位を定めるリセットタイミングＲ１～Ｒ６にてリセットすると、図２１（ｂ）に示す内部波形が得られる。
　この場合、マンチェスタ符号化したＭ系列符号を用いていたとしても、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、基準電位を定めるリセット動作のタイミングによっては同じ信号でも電位が異なってしまい、タッチパネルコントローラ１０の同期波形の出力がＨｉｇｈ又はＬｏｗのいずれであったのかの判別が困難となることには変わらない。つまり、第２のピークがＨｉｇｈ又はＬｏｗのいずれであるのかが分からない。
　そこで、本実施の形態では、図２３に示すように、同期波形が出力される直前に、固定期間Ｆを設けてタッチパネルコントローラ１０の出力波形を固定するようにしている。固定する時間は、受信側であるスタイラスペン３にて基準電位を決めるリセット動作タイミングが少なくとも１回は含まれる時間とする。
　これにより、同期波形が出力される前段階で、安定した電位を基準電位として定めることができる。
　具体的には、図２４（ａ）（ｂ）に示すように、固定期間ＦにリセットタイミングＲ１１・Ｒ１２・Ｒ１３を設けて基準電位を定める。これにより、図１８（ｃ）に示すように、同期波形を検出するときに、タッチパネルコントローラ１０の出力がＨｉｇｈ又はＬｏｗのいずれであったのか判別し易くなる。
　この結果、図２３に示すように、同期波形が出力される前段階に固定期間Ｆを設けることによって、リセット動作が終了する時点の電位が基準電位となる。このため、図２５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、スタイラスペン３において、リセット間隔よりも長い固定期間Ｆを設けることにより、タッチパネルコントローラ１０が駆動電位が定まった状態で同期信号検出期間の前に必ずリセットが１回以上実施され、同期信号検出期間の先頭から安定した状態で波形の整形を行うことができる。
　（タッチパネルシステム及びスタイラスペンの同期とタッチ位置検出との連続動作）
　上記構成のタッチパネルシステム１及びスタイラスペン３の同期とタッチ位置検出との連続動作について、図２６及び図２７に基づいて説明する。図２６は、タッチパネルコントローラ１０の駆動動作とスタイラスペン３の駆動動作との対応関係を示す動作イメージ図である。図２７は、図２６に示す固定期間の具体的駆動動作を示す図である。尚、図２６及び図２７の説明は、実施の形態１の図１３及び図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）と同じ部分は、その説明を簡易に行う。
　図２６に示すように、スタイラスペン３は、センス回路３５及び同期信号検出回路３６によりタッチパネルコントローラ１０からの同期信号を検出するための同期信号検出期間と、準備期間と、ドライブ回路３８によりペン先部３１を駆動する駆動モード期間とを含んでいる。
　上記同期信号検出期間、準備期間、駆動モード期間は、前記図１３及び図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）にて説明したとおりである。
　一方、タッチパネルコントローラ１０は、固定期間Ｆと、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを同じ波形で駆動する期間と、休止期間と、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを駆動しセンスラインＳＬ１～ＳＬＬにて静電容量の電荷の変化を読み出す期間とを有している。
　固定期間Ｆは、スタイラスペン３が同期を検出する信号レベルを安定させるための期間である。具体的には、固定期間Ｆでは、図２１に示すように、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬをＬｏｗ又はＨｉｇｈのいずれかに固定する。尚、Ｌｏｗ又はＨｉｇｈのいずれでもよいが、本実施の形態では、Ｌｏｗとしている。このため、タッチパネルコントローラ１０のドライブラインＤＬ１～ＤＬＬは０である。このとき、スタイラスペン３の筆圧センサ３１ｄのためのドライブラインＤＬＬ＋１は駆動しない。
　ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを同じ波形で駆動する期間は、スタイラスペン３が同期を取るための同期波形＋付加情報の駆動期間である。具体的には、前記図１４（ｂ）に示すように、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを同じ波形で駆動する。
　上記休止期間は、スタイラスペン３が同期検出を終える期間、及び駆動準備をするための期間である。具体的には、前記図１４（ｂ）に示すように、スタイラスペン３が同期波形を検出して通常の駆動を行う準備期間を設けるための待ち時間であるため駆動波形に意味はなく完全に任意である。したがって、駆動しなくてもよい。また、スタイラスペン３のドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２に相当する波形でのペン先部３１の駆動も行わない。尚、スタイラスペン３側の準備期間が不要の場合にはこの区間は不要である。
　次に、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬを駆動し、センスラインＳＬ１～ＳＬＬにて静電容量の電荷の変化を読み出す期間は、タッチパネル２の一面分のデータを得るための位置検出のための通常駆動期間である。具体的には、この通常駆動期間では、前記図１４（ｃ）に示すように、ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬのドライブ及びセンスラインＳＬ１～ＳＬＬからの読み出しを繰り返す。駆動方法としては、逐次駆動や並列駆動にて行われる。尚、図１４（ｃ）においては、駆動パターンの順序が視覚的に分かり易いように逐次駆動で表現している。
　スタイラスペン３は、同期波形が検出できた場合に、タッチパネル２の外側に相当するドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２ラインに相当する波形でペン先部３１を駆動する。すなわち、タッチパネルコントローラ１０によるドライブラインＤＬ１～ＤＬＬの駆動に合わせて、ドライブラインＤＬＬ＋１・ＤＬＬ＋２に相当する波形を出力する。尚、図１４（ｃ）において、背景に色がついているのはセンス期間、つまり、静電容量の電荷信号を検出している期間を示す。
　このように、本実施の形態のタッチパネルシステム１では、電子ペンとしてのスタイラスペン３の同期信号検出部としてのセンス回路３５及び同期信号検出回路３６は、低周波成分が重畳された同期信号を受信したときに、周期的にリセット動作を行って受信した入力波形を基準電位に戻すことにより同期信号の振幅を検出する。これにより、ノイズとして重畳された低周波成分を高価な低周波カットフィルタを用いることなく安価に同期信号の振幅を検出することができる。
　ところで、受信した入力波形に対して任意にリセット動作を行う場合に、リセット動作がパルスのＨｉｇｈ部分に重なったときには、その後の信号波形が負になるので、正確な正のパルスのＨｉｇｈ部分と認識できない。その結果、同期信号を取り逃がす虞が発生する。
　そこで、本実施の形態では、同期信号送信期間は、波形がＨｉｇｈ又はＬｏｗに固定された固定同期信号が送信される固定期間Ｆと、Ｍ系列符号又はゴールド系列符号等の周期性を有する疑似不規則化系列にてなる波形の同期信号が送信される疑似不規則化系列波形期間とからなっている。そして、固定期間Ｆでは、リセット動作が少なくとも１回行われる。
　これにより、波形がＨｉｇｈ又はＬｏｗに固定された固定期間Ｆにて、入力波形を基準電位に戻すので、以降のパルスがＨｉｇｈ又はＬｏｗのいずれであるかを適格に判断することができる。
　　〔実施の形態４〕
　本発明のさらに他の実施の形態について図２８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　本実施の形態では、タッチパネルシステム１が電子機器としての携帯電話機に搭載されている場合について、図２８に基づいて説明する。図２８は、携帯電話機の構成を示すブロック図である。
　本実施の形態の携帯電話機６０は、図２８に示すように、タッチパネルシステム１と、表示パネル６１と、操作キー６２と、スピーカ６３と、マイクロフォン６４と、カメラ６５と、ＣＰＵ６６と、ＲＯＭ６７と、ＲＡＭ６８と、表示制御回路６９とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
　タッチパネルシステム１は、前述したように、タッチパネル２と静電容量又は静電容量差を検出するタッチパネルコントローラ１０とスタイラスペン３とを有している。
　表示パネル６１は、表示制御回路６９により、ＲＯＭ６７、ＲＡＭ６８に格納されている画像を表示する。また、表示パネル６１は、タッチパネル２に重ねられているか、又はタッチパネル２を内蔵している。尚、タッチ認識部１７により生成されてタッチパネル２上のタッチ位置を示すタッチ認識信号に、操作キー６２が操作されたことを示す信号と同じ役割を持たせることもできる。
　操作キー６２は、携帯電話機６０のユーザによる指示の入力を受ける。
　スピーカ６３は、例えば、ＲＡＭ６８に記憶された音楽データ等に基づく音を出力する。
　マイクロフォン６４は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機６０は、該入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機６０は、通信相手（例えば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。
　カメラ６５は、ユーザの操作キー６２の操作に応じて、被写体を撮影する。尚、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ６８や外部メモリ（例えばメモリカード）に格納される。
　ＣＰＵ６６は、タッチパネルシステム１及び携帯電話機６０の動作を制御する。このＣＰＵ６６は、例えばＲＯＭ６７に格納されたプログラムを実行する。
　ＲＯＭ６７は、データを不揮発的に格納する。また、ＲＯＭ６７は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリ等の書込み及び消去が可能なＲＯＭである。尚、図２８には示していないが、携帯電話機６０が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス（ＩＦ）を備える構成としてもよい。
　ＲＡＭ６８は、ＣＰＵ６６によるプログラムの実行により生成されたデータ、又は操作キー６２を介して入力されたデータを揮発的に格納する。
　このように、本実施の形態における電子機器としての携帯電話機６０は、タッチパネルシステム１を備えている。これにより、同期信号の検出を適格に行うことができるタッチパネルシステム１を備えた電子機器としての携帯電話機６０を提供することができる。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１におけるタッチパネルシステム１は、上記の課題を解決するために、タッチペン（スタイラスペン３）と、Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の第１信号線（水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ）とＬ本の（ＬはＬ≧Ｋを満たす整数）の第２信号線（垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬ）との交点に静電容量がそれぞれ形成されるタッチパネル２と、タッチパネルコントローラ１０とを備え、上記タッチパネルコントローラ１０は、駆動部（ドライバ１２）から上記Ｋ本の第１信号線（水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ）又はＬ本の第２信号線（垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬ）を駆動する駆動信号をＬ本の駆動信号線（ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬ）を介して出力し、タッチペン（スタイラスペン３）をタッチパネル２にタッチさせることにより該タッチペン（スタイラスペン３）による静電容量に蓄積された電荷の変化に基づいて、検出部（センスアンプ１３）にて上記Ｋ本の第１信号線（水平信号線ＨＬ１～ＨＬＫ）又はＬ本の第２信号線（垂直信号線ＶＬ１～ＶＬＬ）からの検出信号をＬ本の検出信号線（センスラインＳＬ１～ＳＬＬ）を介して入力するタッチパネルシステム１において、上記タッチペン（スタイラスペン３）は、定量的な特性値を出力する電子ペンからなっており、上記電子ペン（スタイラスペン３）は、上記Ｌ本の駆動信号線（ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬ）以外のＬ＋１本目の駆動信号線（ドライブラインＤＬＬ＋１）に相当する波形にて該電子ペン（スタイラスペン３）における定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したことを出力する一方、上記Ｌ本の駆動信号線（ドライブラインＤＬ１～ＤＬＬ）以外のＬ＋２本目の駆動信号線（ドライブラインＤＬＬ＋２）に相当する波形にて該電子ペン（スタイラスペン３）における定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも減少したことを出力すると共に、上記タッチパネルコントローラ１０は、上記定量的な特性値の初期値と、上記Ｌ＋１本目の駆動信号線（ドライブラインＤＬＬ＋１）に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線（ドライブラインＤＬＬ＋２）に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する換算出力部１９を備えていることを特徴としている。尚、Ｌ＋１本目及びＬ＋２本目の表記はタッチパネルに実際に接続されない駆動信号線であればよいという意味においてＬ本又はＫ本の駆動信号線外を表現するためのものである。このため、実際に接続されるタッチパネルとタッチパネルコントローラ間の接続線数がＬ本又はＫ本に満たない場合には、未接続の駆動信号線のうち任意の駆動信号線に相当する波形を用いることが可能である。
　上記の構成によれば、タッチペンは、例えば、筆圧レベル等の定量的な特性値を出力する電子ペンからなっている。
　そして、本発明では、上記電子ペンは、Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形にて該電子ペンにおける定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したことを出力する一方、Ｌ＋２本目の駆動信号線に相当する波形にて該電子ペンにおける定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも減少したことを出力すると共に、タッチパネルコントローラは、上記定量的な特性値の初期値と、上記Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する換算出力部を備えている。
　すなわち、本発明では、電子ペンは、定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したか又は減少したかの２種類の情報しか出力しない。
　そして、タッチパネルコントローラには換算出力部を設けておき、この換算出力部にて、定量的な特性値の初期値と、Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する。
　これにより、情報種類が多い定量的な特性値を出力する場合であっても、増加したか減少したかの２種の信号だけであるので、信号量も少なく、送信も短時間で行うことができ、かつ受信側の信号の処理も、定量的な特性値の初期値に対しての増減の累積値を求めるだけであるので、簡単である。
　したがって、情報種類が多い定量的な特性値を出力する電子ペンを用いる場合に、該情報を短時間で簡単に送信し得るタッチパネルシステムを提供することができる。
　本発明の態様２におけるタッチパネルシステム１は、態様１のタッチパネルシステム１において、前記換算出力部１９は、単位回数当たりの増減量を変化させる単位増減量変化部１９ｂを備えていることが好ましい。
　例えば、電子ペンでの定量的な特性値が短時間で生じる場合には、単位回数当りの増減量を多くしておかなければ、電子ペンでの実際の定量的な特性値との間に差異が生じる。
　これに対して、本発明では、換算出力部は、単位回数当たりの増減量を変化させる単位増減量変化部を備えているので、単位増減量変化部にて単位回数当たりの増減量を変化させることができる。
　したがって、電子ペンでの実際の定量的な特性値との間に差異が生じるのを抑制することができる。
　本発明の態様３におけるタッチパネルシステム１は、態様２のタッチパネルシステム１において、前記単位増減量変化部１９ｂは、Ｌ＋１本目の駆動信号線（ドライブラインＤＬＬ＋１）に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線（ドライブラインＤＬＬ＋２）に相当する波形での出力回数がそれぞれ連続してＰ回（Ｐは２以上の整数）続いたときに、単位回数当たりの増減量を以前よりも大きく又は小さくする連続増減時変化部１９ｃを有していることが好ましい。
　換算出力部にて検出できるのは、一定時間にＬ＋１本目の駆動信号線に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数が何回あったかのみである。したがって、単位増減量変化部にて単位回数当たりの増減量を変化するか否かの判断をどのようにして行うかが問題である。
　これに対して、本発明では、単位増減量変化部は、連続増減時変化部を設けて、Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数がそれぞれ連続してＰ回（Ｐは２以上の整数）続いたときに、単位回数当たりの増減量を以前よりも大きく又は小さくするようにしている。
　すなわち、例えば、Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数が連続してＰ回（Ｐは２以上の整数）続いたときには、急激な変化が発生していると判断して、単位回数当たりの増減量を例えば２倍にする。加えて、例えば、さらに増加が続いたときには、単位回数当たりの増減量をさらに増加することが可能である。
　これにより、電子ペンでの定量的な特性値が短時間で生じた場合においても単位回数当りの増減量を多くすることができるので、実際の電子ペンでの定量的な特性値との差異が生じるのを抑制することができる。
　本発明の態様４におけるタッチパネルシステム１は、態様１～３のいずれか１のタッチパネルシステム１において、前記電子ペンは、筆圧センサ３１ｄを備えているとすることができる。
　これにより、電子ペンをタッチパネルにタッチしたときに、定量的な特性値の一例である筆圧情報を検出することが可能となる。
　本発明の態様５における電子機器（携帯電話機６０）は、態様１～４のいずれか１のタッチパネルシステム１を備えていることを特徴としている。
　上記発明によれば、情報種類が多い定量的な特性値を出力する電子ペンを用いる場合に、該情報を短時間で簡単に送信し得るタッチパネルシステムを備えた電子機器を提供することができる。
　尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、複数の第１信号線と複数の第２信号線との交点にそれぞれ形成される静電容量を有するタッチパネル上のタッチペンのタッチ位置を検出するタッチパネルシステム及び電子機器に利用することができ、電子機器としては、例えば、携帯電話機に利用することができる。
　１　　　　　　　　　タッチパネルシステム
　２　　　　　　　　　タッチパネル
　３　　　　　　　　　スタイラスペン（タッチペン、電子ペン）
１０　　　　　　　　　タッチパネルコントローラ
１１　　　　　　　　　マルチプレクサ
１２　　　　　　　　　ドライバ（駆動部）
１３　　　　　　　　　センスアンプ（検出部）
１４　　　　　　　　　タイミングジェネレータ
１５　　　　　　　　　ＡＤ変換器
１６　　　　　　　　　容量分布計算部
１７　　　　　　　　　タッチ認識部
１８　　　　　　　　　ペン位置検出部
１９　　　　　　　　　換算出力部
１９ａ　　　　　　　　和算部
１９ｂ　　　　　　　　単位増減量変化部
１９ｃ　　　　　　　　連続増減時変化部
３０　　　　　　　　　ペン本体
３０ａ　　　　　　　　把持部
３１　　　　　　　　　ペン先部
３１ａ　　　　　　　　ペン先カバー
３１ｂ　　　　　　　　ペン先軸
３１ｃ　　　　　　　　絶縁体
３１ｄ　　　　　　　　筆圧センサ
３２　　　　　　　　　接続スイッチ
３３　　　　　　　　　制御回路
３４ａ・３４ｂ　　　　動作切替スイッチ
３５　　　　　　　　　センス回路（同期信号検出部）
３６　　　　　　　　　同期信号検出回路（同期信号検出部）
３６ａ　　　　　　　　リセット回路
３７　　　　　　　　　タイミング調整回路
３８　　　　　　　　　ドライブ回路
３９ａ　　　　　　　　第１操作スイッチ
３９ｂ　　　　　　　　第２操作スイッチ
６０　　　　　　　　　携帯電話機（電子機器）
６１　　　　　　　　　表示パネル
６２　　　　　　　　　操作キー
６３　　　　　　　　　スピーカ
６４　　　　　　　　　マイクロフォン
６５　　　　　　　　　カメラ
６６　　　　　　　　　ＣＰＵ
６７　　　　　　　　　ＲＯＭ
６８　　　　　　　　　ＲＡＭ
６９　　　　　　　　　表示制御回路
Ｃ１１～ＣＫＬ　　　　静電容量
ＤＬ１～ＤＬＫ～ＤＬＬ　ドライブライン（駆動信号線）
Ｆ　　　　　　　　　　固定期間
ＨＬ１～ＨＬＫ　　　　　水平信号線
Ｒ　　　　　　　　　　リセットタイミング
ＳＬ１～ＳＬＫ～ＳＬＬ　　センスライン（検出信号線）
ＶＬ１～ＶＬＫ～ＶＬＬ　　垂直信号線

Claims (5)

  1. 　タッチペンと、Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の第１信号線とＬ本の（ＬはＬ≧Ｋを満たす整数）の第２信号線との交点に静電容量がそれぞれ形成されるタッチパネルと、タッチパネルコントローラとを備え、上記タッチパネルコントローラは、駆動部から上記Ｋ本の第１信号線又はＬ本の第２信号線を駆動する駆動信号をＬ本の駆動信号線を介して出力し、タッチペンをタッチパネルにタッチさせることにより該タッチペンによる静電容量に蓄積された電荷の変化に基づいて、検出部にて上記Ｋ本の第１信号線又はＬ本の第２信号線からの検出信号をＬ本の検出信号線を介して入力するタッチパネルシステムにおいて、
    　上記タッチペンは、定量的な特性値を出力する電子ペンからなっており、
    　上記電子ペンは、上記Ｌ本の駆動信号線以外のＬ＋１本目の駆動信号線に相当する波形にて該電子ペンにおける定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも増加したことを出力する一方、上記Ｌ本の駆動信号線以外のＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形にて該電子ペンにおける定量的な特性値が前回の出力時の特性値よりも減少したことを出力すると共に、
    　上記タッチパネルコントローラは、上記定量的な特性値の初期値と、上記Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数×単位回数当りの増減量との和により、定量的な特性値を換算して出力する換算出力部を備えていることを特徴とするタッチパネルシステム。
  2. 　前記換算出力部は、単位回数当たりの増減量を変化させる単位増減量変化部を備えていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルシステム。
  3. 　前記単位増減量変化部は、Ｌ＋１本目の駆動信号線に相当する波形又はＬ＋２本目の駆動信号線に相当する波形での出力回数がそれぞれ連続してＰ回（Ｐは２以上の整数）続いたときに、単位回数当たりの増減量を以前よりも大きく又は小さくする連続増減時変化部を有していることを特徴とする請求項２記載のタッチパネルシステム。
  4. 　前記電子ペンは、筆圧センサを備えていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のタッチパネルシステム。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のタッチパネルシステムを備えていることを特徴とする電子機器。
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